Люминесцентные волоконно-оптические датчики на основе нанолюминофоров YAG : R3+ (R = Ce, Dy, Yb) для измерения температуры в диапазоне 20–500 °C

Аннотация: Приведены данные о разработке группы люминесцентных волоконно-оптических датчиков (ВОД) температуры, использующих в качестве термочувствительного материала нанолюминофоры алюмоиттриевого граната (YAG), легированного ионами трехвалентных церия (Ce³⁺), диспрозия (Dy³⁺) и иттербия (Yb³⁺). Нанолюминофоры получены полимерно-солевым методом в виде порошков с размерами кристаллов 19–27 нм и обладают интенсивной люминесценцией на длинах волн λ = 550 нм (YAG : Ce³⁺), 400 и 480 нм (YAG : Dy³⁺) и 1030 нм (YAG : Yb³⁺). Конструкция датчика содержит кварцевый капилляр, частично заполненный нанолюминофором, и два высокоапертурных многомодовых волоконных световода, помещенных внутрь капилляра и осуществляющих подвод возбуждающего люминесценцию излучения, а также прием и передачу сигнала фотолюминесценции. Все датчики демонстрируют экспоненциально спадающую зависимость амплитуды сигнала фотолюминесценции от температуры, что свидетельствует о характерном температурном тушении фотолюминесценции и корректной работе устройств до температуры 500 °C. Максимальной температурной чувствительностью из рассмотренных ВОД обладают устройства на основе нанолюминофора YAG : Ce³⁺.

Ключевые слова: волоконно-оптический датчик, температура, капилляр, многомодовый волоконный световод, нанолюминофор, алюмоиттриевый гранат, церий, диспрозий, иттербий, фотолюминесценция, чувствительность.