非接触型光温度計用多色SmドープLiSrVO蛍光体の超高感度化

Ultra-high sensitivity of multicolor Sm-doped LiSrVO phosphors for contactless optical thermometers.

• Peng Du
• Yafei Hou
• Weiping Li
• Laihui Luo

抄録

これまでの課題であった高精度な温度監視を実現するために、光温度計の有望な候補として超高感度Sm3+ドープLiSrVO4蛍光体を設計した。作成した試料は343nmで励起した後に多色発光が可能であり、選択したホスト中のSm3+イオンの最適ドープ濃度は1mol%であった。VO43-基からSm3+イオンへのエネルギー移動のメカニズムを調べた結果、Sm3+イオン濃度7mol%で84.1%の効率が得られた。また、VO43-基とSm3+イオンの熱消光性能の違いに基づいて、調製した化合物の温度モニタリング能力を検討した。発光量の異なるSm3+イオンを選択し、VO43-群と組み合わせることで、感度を制御可能な光学式温度計を実現した。得られた蛍光体の最大絶対感度は1.076K-1、相対感度は6.167%K-1と、これまでに報告された蛍光体の中で最も高い感度を示した。さらに、ドーピング量もまた、結果として得られる化合物の感度に影響を与えた。

To overcome the existing challenge of temperature monitoring with high accuracy, we designed Sm3+-doped LiSrVO4 phosphors with ultra-high sensitivity as promising candidates for optical thermometers. The prepared samples could emit multicolor emissions after excitation at 343 nm and the optimum doping concentration for the Sm3+ ions in the selected host was 1 mol%. The mechanism of energy transfer from the VO43- group to the Sm3+ ions was studied and its efficiency was proved to be 84.1% for an Sm3+ ion content of 7 mol%. Based on the disparate thermal quenching performances of the VO43- group and Sm3+ ions, the temperature monitoring ability of the prepared compounds was examined. Through choosing different emissions of Sm3+ ions, and then combining them with the VO43- group, optical thermometers with controllable sensitivity were realized. The maximum absolute and relative sensitivities of the resultant phosphors could reach ultra-high values of 1.076 K-1 and 6.167% K-1, respectively, which were the highest sensitivities reported so far. Furthermore, the doping content also impacted the sensitivities of the resultant compounds.