微弧光傳感器用深紅/近紅外下轉(zhuǎn)換熒光材料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種微弧光傳感器用深紅/近紅外下轉(zhuǎn)換熒光材料及其制備方法，其化學式為：MaMg1-aAl2Si2O8:Nb，Rc，其中M為Ca、Sr、Ba四種元素中的一種，N為Ce、Eu、Mn三種元素中的一種，R為Nd、Yb兩種元素中的一種，a、b、c為摩爾系數(shù)，其范圍是：0＜a＜1，0＜b＜0.5，0＜c＜0.5。制備方法為：按照化學式MaMg1-aAl2Si2O8:Nb，Rc中各元素的摩爾系數(shù)比稱取原料、助熔劑，球磨混勻，通過高溫固相燒結(jié)后，冷卻粉碎、過篩，即可制備所需的熒光材料。本發(fā)明專利技術(shù)制備的熒光粉材料在200-400nm紫光區(qū)有強吸收，發(fā)射光位于650-1100nm的深紅/近紅外區(qū)，可將微弧光中大部分的紫光轉(zhuǎn)換成傳感器易響應的深紅/近紅外光，具有工藝簡單，激發(fā)與發(fā)射光譜范圍寬，發(fā)光亮度高的優(yōu)點和較好的應用價值。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種熒光材料，特別涉及包括微弧光傳感器用的發(fā)光材料，并提供了該熒光材料的制備方法，屬于發(fā)光材料領域或新型電子元器件領域。
技術(shù)介紹
發(fā)電廠及電力系統(tǒng)中的高壓電氣設備，在長期的熱環(huán)境、電場、機械應力、物化腐蝕及各種環(huán)境等因素的綜合作用下，絕緣性會逐漸劣化下降，當達到一定程度后，可形成諸如短路放電現(xiàn)象，放電信號十分微弱，不易察覺，處置不及時極易造成重大的火災事故。目前，國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出多種機理的傳感器用于微弧光的檢測，如基于超聲波及電壓檢測法的壓電傳感器，將超聲信號轉(zhuǎn)換成電信號，再進行放大、濾波等處理方法，由于超聲波產(chǎn)生時，光信號已經(jīng)相當強大了，因此該方法不能有效的在微弧光產(chǎn)生的初期進行檢測；另一種是應用壓力傳感器對電弧光產(chǎn)生的壓力進行檢測預警，然而該種方法在靈敏度、響應時間及可靠性上沒有優(yōu)勢；第三種是應用光學傳感器（紫外光傳感器、熒光傳感器）對微弧光進行檢測，前者基于光電效應將微弧光中的紫外光轉(zhuǎn)換響應的電流，傳導到裝置中進行判定，該種方法存在成本高，光譜響應范圍窄等缺點，后者利用熒光材料吸收微弧光，傳換成傳感器響應度最高的光譜，進而進行微弧光的檢測，具有成本低、響應度高、靈敏度高的優(yōu)點。但是目前專用于微弧光傳感器的熒光材料還沒有相關(guān)的報道，一些制造商直接選擇市場上應用于其他領域的熒光材料用于制備微弧光傳感器，由于熒光材料與微弧光光譜和傳感器響應曲線均沒有優(yōu)化匹配，所以制備出的傳感器靈敏度和準確度都不高。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)的目的是提供一種微弧光傳感器用深紅/近紅外下轉(zhuǎn)換熒光材料，該熒光材料的發(fā)射光譜范圍為650-1100nm，激發(fā)光譜范圍為200-400nm；化學式為：MaMg1-aAl2Si2O8:Nb，Rc，其中M為Ca、Sr、Ba四種元素中的一種，N為Ce、Eu、Mn三種元素中的一種，R為Nd、Yb兩種元素中的一種，a、b、c為摩爾系數(shù)，其范圍是：0＜a＜1，0＜b＜0.5，0＜c＜0.5。本專利技術(shù)的另一個目的是提供上述微弧光傳感器用深紅/近紅外下轉(zhuǎn)換熒光材料的制備方法，具體步驟為：（1）、按照化學式MaMg1-aAl2Si2O8:Nb，Rc中各元素的摩爾系數(shù)比，稱取原料，按照與原料總質(zhì)量比，稱取助熔劑，球磨混勻，球磨時間10-12小時，球磨速度為100-120轉(zhuǎn)/分鐘；（2）、球磨結(jié)束后，將原料裝入坩堝，放入高溫固相爐中，在空氣的氣氛下進行煅燒，溫度850-1050℃，時間6-8小時；（3）、煅燒結(jié)束后，將材料取出、冷卻至室溫，粉碎和過篩，即得到所需的熒光材料。在上述方法中，所述的元素M來源于Ca、Sr、Ba碳酸鹽中的一種，元素Ce、Eu、Mn、Nd、Yb均來源于其相應的氧化物。在上述方法中，所述的助熔劑為BaF2、NH4Cl、LiCl、H3BO3中的至少一種。在上述方法中，所述的助熔劑添加量為原料總質(zhì)量的0.5%-3.0%。有益效果：本專利技術(shù)涉及的熒光材料通過基質(zhì)與摻雜元素的調(diào)控具有激發(fā)范圍廣（200-400nm），發(fā)射范圍寬（650-1100nm），發(fā)射強度大的優(yōu)點，與微弧光的光譜和傳感器的最佳光譜響應曲線相匹配。應用于微弧光傳感器中，可以將微弧光中的紫光轉(zhuǎn)換成易于響應的深紅/近紅外光，提高了傳感器的響應度和靈敏度，同時采用高溫固相燒結(jié)的工藝，工藝簡單，成本低，具有較好的應用價值。附圖說明圖1是具體實施例8中制備的Ba0.09Mg0.5Al2Si2O8:Mn0.15，Yb0.26熒光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜。具體實施方式結(jié)合實施案例對本專利技術(shù)做進一步詳細說明，但本專利技術(shù)保護范圍不限于所述內(nèi)容。實施例1：按照照化學式Ca0.22Mg0.5Al2Si2O8:Ce0.18，Yb0.1中各元素的摩爾系數(shù)比，稱取0.22molCaCO3，0.5molMgCO3，1molAl2O3，2molSiO2，0.18molCeO2，0.05molYb2O3作為原料，按照原料總質(zhì)量的0.5%稱取助熔劑BaF2，與原料球磨混合，球磨時間10小時，球磨速度105轉(zhuǎn)/分鐘，球磨結(jié)束后，將原料放入坩堝，置于高溫固相爐中高溫煅燒，溫度950℃，時間7h，取出冷卻至室溫，粉碎過篩，即可制備所需的微弧光傳感器用深紅/近紅外下轉(zhuǎn)換熒光材料。實施例2：按照照化學式Ca0.03Mg0.6Al2Si2O8:Mn0.22，Nd0.15中各元素的摩爾系數(shù)比，稱取0.03molCaCO3，0.6molMgCO3，1molAl2O3，2molSiO2，0.22molMnO2，0.075molNd2O3作為原料，按照原料總質(zhì)量的0.5%稱取助熔劑H3BO3，與原料球磨混合，球磨時間10小時，球磨速度105轉(zhuǎn)/分鐘，球磨結(jié)束后，將原料放入坩堝，置于高溫固相爐中高溫煅燒，溫度850℃，時間7.5h，取出冷卻至室溫，粉碎過篩，即可制備所需的微弧光傳感器用深紅/近紅外下轉(zhuǎn)換熒光材料。實施例3：按照照化學式Ca0.15Mg0.35Al2Si2O8:Eu0.3，Yb0.2中各元素的摩爾系數(shù)比，稱取0.15molCaCO3，0.35molMgCO3，1molAl2O3，2molSiO2，0.15molEu2O3，0.1molYb2O3作為原料，按照原料總質(zhì)量的1.2%稱取助熔劑LiCl，與原料球磨混合，球磨時間10.5小時，球磨速度110轉(zhuǎn)/分鐘，球磨結(jié)束后，將原料放入坩堝，置于高溫固相爐中高溫煅燒，溫度1000℃，時間8h，取出冷卻至室溫，粉碎過篩，即可制備所需的微弧光傳感器用深紅/近紅外下轉(zhuǎn)換熒光材料。實施例4：按照照化學式Sr0.05Mg0.5Al2Si2O8:Mn0.15，Yb0.3中各元素的摩爾系數(shù)比，稱取0.05molSrCO3，0.5molMgCO3，1molAl2O3，2molSiO2，0.15molMnO2，0.15molYb2O3作為原料，按照原料總質(zhì)量的1.5%稱取助熔劑NH4Cl，與原料球磨混合，球磨時間11小時，球磨速度100轉(zhuǎn)/分鐘，球磨結(jié)束后，將原料放入坩堝，置于高溫固相爐中高溫煅燒，溫度1050℃，時間7.5h，取出冷卻至室溫，粉碎過篩，即可制備所需的微弧光傳感器用深紅/近紅外下轉(zhuǎn)換熒光材料。實施例5：按照照化學式Sr0.26Mg0.34Al2Si2O8:Ce0.2，Nd0.2中各元素的摩爾系數(shù)比，稱取0.26molSrCO3，0.34molMgCO3，1molAl2O3，2molSiO2，0.2molCeO2，0.1molNd2O3作為原料，按照原料總質(zhì)量的2.5%稱取助熔劑H3BO3，與原料球磨混合，球磨時間10小時，球磨速度110轉(zhuǎn)/分鐘，球磨結(jié)束后，將原料放入坩堝，置于高溫固相爐中高溫煅燒，溫度950℃，時間8h，取出冷卻至室溫，粉碎過篩，即可制備所需的微弧光傳感器用深紅/近紅外下轉(zhuǎn)換熒光材料。實施例6：按照照化學式Sr0.3Mg0.24Al2Si2O8:Eu0.14，Nd0.32中各元素的摩爾系數(shù)比，稱取0.3molSrCO3，0.24molMgCO3，1molAl2O3，2molSiO2，0.07molEu2O3，0.16molNd2O3作為原料，按照原料總質(zhì)量的2%稱取助熔劑BaF2，與原料球磨混合，球磨時間12小時，球磨速度100轉(zhuǎn)/分鐘，球磨結(jié)束后本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種微弧光傳感器用深紅/近紅外下轉(zhuǎn)換熒光材料，其特征在于：該熒光材料的發(fā)射光譜范圍為650?1100nm，激發(fā)光譜范圍為200?400nm，化學式為：MaMg1?aAl2Si2O8:Nb，Rc，其中M為Ca、Sr、Ba四種元素中的一種，N為Ce、Eu、Mn三種元素中的一種，R為Nd、Yb兩種元素中的一種，a、b、c為摩爾系數(shù)，其范圍是：0＜a＜1，0＜b＜0.5，0＜c＜0.5。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種微弧光傳感器用深紅/近紅外下轉(zhuǎn)換熒光材料，其特征在于：該熒光材料的發(fā)射光譜范圍為650-1100nm，激發(fā)光譜范圍為200-400nm，化學式為：MaMg1-aAl2Si2O8:Nb，Rc，其中M為Ca、Sr、Ba四種元素中的一種，N為Ce、Eu、Mn三種元素中的一種，R為Nd、Yb兩種元素中的一種，a、b、c為摩爾系數(shù)，其范圍是：0＜a＜1，0＜b＜0.5，0＜c＜0.5。2.如權(quán)利要求1所述的一種微弧光傳感器用深紅/近紅外下轉(zhuǎn)換熒光材料，其特征在于：所述的元素M來源于Ca、Sr、Ba碳酸鹽中的一種，元素Ce、Eu、Mn、Nd、Yb均來源于其相應的氧化物。3.如權(quán)利要求1所述的一種微弧光傳感器用深紅/近紅外下轉(zhuǎn)換熒光材料，其制備方法是通過以下步驟實現(xiàn)的：（1）、...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：卓寧澤，王海波，張娜，朱月華，劉光熙，
申請(專利權(quán))人：輕工業(yè)部南京電光源材料科學研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32