Способ измерения температуры

 

Изобретение относится к технике термометрии и может найти применение при дистанционном измерении температуры. Целью изобретения является повышение точности при дистанционном измерении температуры за счет эффективного использования излучения люминесценции. Люминесцентный кристалл помещают в среду, где необходимо измерить температуру. Измеряют интегральные интенсивности излучения люминесценции кристалла в двух различных плоскостях поляризации. По отношению интенсивностей определяют температуру. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1476328 А 1 (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4161088/31-10 (22) 15.12.86 (46) 30.04.89. Бюл. № 16 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко (72) А. Н..Красовский, Г. В. Шалаховская и В. Н. Бойков (53) 536.532 (088.8) (56) Патент Франции № 2374624, кл. G Ol К 11/20, 1978.

Патент ФРГ № 2755773, кл. G 01 К 11/20, опублик. 1978.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в различных областях науки и техники для дистанционного измерения температуры.

Целью изобретения является повышение точности при дистанционном измерении температуры за счет эффективного использования излучения люминесценции.

На фиг. 1 показана схема измерений; на фиг. 2 — схема переходов, формирующих спектры люминесценции тетрахлоридных соединений уранила (|, II — два исходных возбужденных уровня, ответственных за дублетную структуру спектров, Av энергетический зазор между ними); на фиг. 3 — температурные зависимости спектров поляризованной люминесценции монокристалла тетрахлоруранилата пиридиния а — участок первой колебательной полосы спектра поляризованной люминесценции при

Т=77 К, б — тот же участок, при

T=4,2 К); на фиг. 4 — градуировочные кривые для двух ориентаций монокристалла (1 — а=110, р=27, у=60, 2 — а=115, р=32, у=70 ) . (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЪ| (57) Изобретение относится к технике термометрии и может найти применение при дистанционном измерении температуры. Целью изобретения является повышение точности при дистанционном измерении температуры за счет эффективного использования излучения люминесценции. Люмииесцентный кристалл помещают в среду, где необходимо измерить температуру. Измеряют интегральные интенсивности излучения люминесценции кристалла в двух различных плоскостях поляризации. По отношению интенсивностей определяют температуру.

4 ил.

Температурная зависимость отношения интегральных интенсивностей люминесценции монокристалла в разных плоскостях поляризации получена экспериментально при изучении спектральных характеристик кристаллов ураниловых соединений.

Физическое обоснование данной экспериментальной зависимости заключается в природе формирования спектров кристаллов данных ураниловых соединений. В спектрах тетрахлоридных комплексов уранила при низких температурах наблюдается дублетный характер линий чисто электронного перехода и его колебательных повторений. Расстояния между компонентами дублета различны для комплексов уранилтетрахлорида с разными катионами и составляют, например, 14 см для кристаллов тетрахлоруранилата пиридиния.

Дублетность линии в спектрах хлоридных соединений уранила обусловлена наличием у них двух близко расположенных исходных для люминесценции уровней энергии (фиг. 2). Между ними устанавливается термическое равновесие по энергии

1476328

Формула изобретения

55 электронного возбуждения, что проявляется в изменении с температурой интенсивности линий, соответствующих излучению с каждого из исходных уровней.

Обе компоненты дублетов в спектрах имеют свою поляризацию, так как моделируются осцилляторами, лежащими в экваториальной плоскости иона уранила и расположенными примерно под прямым углом одна к другой.

Сплошной линией на фиг. 3 обозначен участок поляризованного спектра, записанный при первом положении поляризатора, выделяющим электрический вектор Е излучения под углом 45 к осям Y u Z. Пунктирной линией обозначен участок этого же спектра, записанный при другом положении поляризатора, выделяющим электрический вектор Е под углами 45, — 45 с осями

Y, Z. Обе головные линии при — 18990 и — 18900 см дублетны. При изменении ориентации поляризатора компоненты дублета взаимно меняют свои интенсивности. Понижение температуры приводит к перераспределению интенсивности свечения в пользу длинноволновых компонент будлета. Отношение суммарных интенсивностей люминесценции изображенного на фиг. 3 б участка спектра при двух положениях поляризатора при T=4,2 К будет отличаться от значения того же отношения при T=77 К (фиг. 3 а), учитывая минимальный вклад при T=4,2 К коротковолновых компонент и факт сохранения с температурой индивидуальных поляризационных характеристик для каждой линии.

Наличие двух исходных для люминесценции уровней энергии, установление между ними термического равновесия, проявляющееся изменением с температурой интенсивностей компонент дублета, различная поляризация этих компонент и обуславливают температурную зависимость отношения интегральных интенсивностей излучения монокристалла в различных плоскостях поляризации, на которой основан предложенный способ.

Данные температурные зависимости получены для разных взаимных положений монокристалла, поляризатора и приемника излучения. Наиболее резкая зависимость получена при определенной ориентации монокристалла (фиг. 4), когда плоскость вращения поляризатора по-видимому параллельна экваториальным плоскостям ионов уранила в кристалле.

Поскольку спектр излучения уранилового соединения — это набор повторений с определенным интервалом полосы чисто электронного перехода, то полученные температурные закономерности для отдельной полосы справедливы для интегральной интенсивности спектра в целом. Справедливость этого утверждения подтверждается на практике.

Точки на фиг. 4 полностью укладываются на градуировочную кривую 1, полученную

50 для отношений интегральных интенсивностей поляризованной люминесценции монокристалла с той же ориентацией монокристалла. Градуировочная кривая 2 на фиг. 4 получена для другой ориентации монокристалла с углами: а= 115, р=32, у=70 .

Измерение температуры осушествляют следующим образом.

Облучают монокристалл тетрахлороуранилата пиридиния УФ-светом и регистрируют интенсивность его люминесценции приемником излучения. Между монокристаллом и приемником помещен поляризатор, который вращается в плоскости, перпендикулярной оси регистрации люминесценции. Ориентируя монокристалл определенным образом (а= 110, р=27, у=65 ) и приводя его в тепловой контакт с объектом, измеряют интегральную интенсивность люминесценции II при первом положении поляризатора, когда электрический вектор E свечения лежит в плоскости, составляющей углы 45, — 45 с осями Y u Z соответственно.

Поворачивают поляризатор на 90 так, что вектор E лежит в плоскости, составляюгцей углы 45 с осями У, Z, и измеряют интенсивность люминесценции 1 . По отношению измеренных интенсивностей и по

6 градиуровочной кривой 1 (фиг. 4) находят температуру объекта.

При изменении ориентации монокристалла для определения температуры проводят те же измерения, но пользуются другой градуировочной кривой. Например, при ориентации а= 115, р=32, 7=70 определяют температуру объекта Т= — 4,2 К и по градуировочной кривой 2 (фиг. 4).

В предлагаемом способе определения температуры измеряется интегральная интенсивность люминесценции в разных плоскостях поляризации. При этом при прохождении через поляризатор полностью деполяризованного свечения на детектор попадает 1/2 часть излучаемой энергии. Предлагаемый способ позволяет: за счет снижения потерь энергии люминесценции, попадаюшей на детектор, существенно уменьшить пороговые значения интенсивности излучения люминесцирующего материала, что позволяет значительно увеличить расстояние до объектов, на котором возможно дистанционное измерение температуры; упростить температурные измерения, так как для реализации способа используются простые опти. ческие приборы.

Способ измерения температуры посредством регистрации интенсивности излучения люминесценции кристалла, находящегося в тепловом контакте с объектом, отличаю1476328 щийся тем, что, с целью повышения точности при дистанционном измерении температуры за счет эффективного использования излучения люминесценции, регистрируют интегральные интенсивности излучения люминесценции в двух различных плоскостях поляризации и по отношению этих интенсивностей определяют температуру.

1476328

18900

19000

0,7

Об

40 и

Фиг. Ф дб Тк

Составитель Ю. Андриянов

Редактор М. Келемеш Техред И. Верес Корректор М. Васильева

Заказ 2! 14/42 Тираж 574 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101