Ci-dessus, un graphique affichant la thermométrie optique basée sur le LIR du monocristal Yb, Ho: GYTO. Crédits : Chuancheng Zhang, Shoujun Ding, Miaomiao Wang, Hao Ren, Xubing Tang, Yong Zou, Renqin Dou et Wenpeng Liu
La thermométrie optique utilisant la luminescence de conversion ascendante (UC) des lanthanides offre à la fois une sensibilité élevée et des temps de réponse rapides. Cette technique repose sur le principe de la luminescence UC, un processus dans lequel des photons de faible énergie (dans le spectre proche infrarouge, NIR) sont transformés en photons de haute énergie (dans le spectre visible) via le mécanisme anti-Stokes.
Premièrement, le Yb3+ les ions absorbent peu d’énergie photon avec une longueur d’onde d’environ 980 nm, alors Yb3+ les ions pourraient effectivement transférer de l’énergie à Ho3+ ions en raison des niveaux d’énergie correspondant entre Yb3+ ions et Ho3+ ions, tandis que le Ho3+ l’ion accepte l’énergie de deux Yb différents3+ ions, il est capable d’émettre un photon avec une longueur d’onde de 550 ou 650 nm, et le rapport d’intensité de ces deux bandes d’émission est appelé rapport d’intensité de luminescence (LIR). La thermométrie optique est réalisée par l’alternance du LIR avec des changements de température. De cette façon, la température peut être déduite de certains LIR.
Avancées en thermométrie optique
Les chercheurs dirigés par le professeur Shoujun Ding de l’Université de technologie d’Anhui (AHUT), en Chine, s’intéressent à la thermométrie optique avec monocristal. La technique LIR traditionnelle repose sur la détection de deux niveaux d’énergie thermiquement couplés tels que Er3+ (2H11/2, 3S3/2) et Tm3+ (3F2,3, 3H4) qui sont limités par les écarts énergétiques entre ces couples de niveaux, mais en Ho3+ ions, les niveaux d’énergie non couplés thermiquement (5F4/5S2 et 5F5) avec un écart énergétique de 3000 cm–1 permettre une sensibilité plus élevée.
La technique de thermométrie sans contact basée sur le LIR permet de réaliser des mesures de température dans certaines conditions difficiles telles que les intracellulaires, les mines de charbon et les centrales électriques. Le monocristal D.ieu0,74Oui0,2TaO4 est sélectionné pour contenir Yb3+ ions et Ho3+ ions au lieu des phosphores traditionnels, ce cristal possède une faible symétrie et un champ cristallin fort, ce qui favorise l’amélioration de l’efficacité de photoluminescence des ions Re. Le maximum Sun et Sr la valeur de ce nouveau monocristal atteint 0,0010 et 0,0037 K–1, respectivement. Les chercheurs prédisent le potentiel important du monocristal Yb,Ho:GYTO pour des applications en thermométrie optique.
L’étude a été financée par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, le projet ouvert du laboratoire de technologie laser avancée de la province d’Anhui, le département scientifique et technologique majeur de la province d’Anhui, le projet de recherche universitaire en sciences naturelles de la province d’Anhui, la Fondation des sciences naturelles de Tianjin, et le Laboratoire clé de Chongqing pour les matériaux et technologies avancés d’énergie propre.
