Materiały SrB4O7 i BaTiO3 aktywowane lantanowcami (III lub II) do luminescencyjnej manometrii i nieliniowej, optycznej termometrii

Loading...
Thumbnail Image

Date

2022

Editor

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Title alternative

Lanthanide (III or II) activated SrB4O7 and BaTiO3 materials for luminescent manometry and non-linear optical thermometry

Abstract

Rozprawa doktorska poświęcona jest badaniom właściwości strukturalnych i fotoluminescencyjnych (PL) wybranych nieorganicznych matryc, tj. SrB4O7 i BaTiO3, domieszkowanych jonami Ln2+ lub Ln3+. Głównym celem pracy było opracowanie i scharakteryzowanie manometrów i termometrów optycznych. Do stabilizacji Ln2+ wybrano kilka matryc boranowych, tj. SrB4O7, SrB2O4 i Sr3(BO3)2. Zbadany został wpływ matrycy na właściwości strukturalne, morfologiczne i PL materiałów. Zaproponowano kilka strategii optycznego wykrywania ciśnienia: I) strategię wzmocnienia sygnału luminescencyjnego (~60 razy) pasma Sm2+: 5D0→7F0 poprzez proces transferu energii Eu2+→Sm2+ w domieszkowanym czujniku SrB4O7; II) Strategia wykorzystania wzmocnionej ciśnieniowo (wzmocnienie o 3 rzędy wielkości) emisji 4f-4f Eu2+ w SrB4O7 do optycznego wykrywania ciśnienia w zakresie wysokiego ciśnienia (~60 GPa). III) Emisja 5d-4f jonów Tm2+ w tej samej matrycy została zastosowana jako czujnik obu parametrów (p i T). Jednoczesne generowanie drugiej harmonicznej (SHG) i luminescencji upkonwersyjnej (UCL) zaobserwowane zostało w dobrze znanej matrycy BaTiO3 domieszkowanej Ln3+. W ten sposób opracowano nowatorską strategię – nieliniową, optyczną termometrię opartą na wrażliwych na symetrię procesach SHG i termoczułych procesach UCL w znanej matrycy BaTiO3 domieszkowanej jonami Ho3+ i Yb3+. Ponadto analiza PL i termometryczna w układzie BaTiO3 domieszkowanym Er3+ i Yb3+ pozwoliła na szczegółowe porównanie konwencjonalnej termometrii Boltzmanna (opartej na TCLs Er3+) z nieliniową termometrią optyczną.
The doctoral dissertation is devoted to the investigation of the structural and PL performances of selected inorganic host matrices, i.e., SrB4O7 and BaTiO3, doped with Ln2+ or Ln3+. The main goal of the work was to develop and characterize optical manometer and thermometer. Several borate matrices, i.e., SrB4O7, SrB2O4 and Sr3(BO3)2, were selected for stabilization of Ln2+. The influence of the matrix on the structural, morphological and PL properties has been systematically investigated and analysed. Subsequently, several strategies of optical pressure sensing were proposed: I) the strategy of luminescent signal enhancement (~ 60 times) of Sm2+: 5D0→ 7F0 peak through the Eu2+→Sm2+ ET process in the co-doped SrB4O7 pressure sensor; II) The strategy to use the pressure-enhanced (enhancement by 3 orders magnitude) 4f-4f emission of Eu2+ in SrB4O7 for the optical pressure detection towards the higher-pressure range (~60 GPa). III) For the first time, the 5d-4f emission of Tm2+ in the same matrix has been applied as a bifunctional platform. On the other hand, second harmonic generation (SHG) and up-conversion luminescence (UCL) were observed simultaneously in the well-established BaTiO3 matrix doped with Ln3+. Thus, novel strategy was developed – non-linear optical thermometry based on symmetry-sensitive SHG and thermal-sensitive UCL processes in the well-established BaTiO3 matrix doped with Ho3+-Yb3+. Moreover, the PL and thermometric analysis in the Er3+-Yb3+ co-doped BaTiO3 system allows for a detailed comparison of conventional Boltzmann thermometry (based on TCLs of Er3+) and non-linear optical thermometry.

Description

Sponsor

Keywords

SrB4O7, BaTiO3, czujnik ciśnienia, nieliniowa optyczna termometria, lantanowce, lanthanides, pressure sensing, non-linear optical thermometry

Citation

ISBN

DOI

Title Alternative

Rights Creative Commons

Creative Commons License

Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
Biblioteka Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego