Материал для волоконно-оптических датчиков температуры

 

Сущность изобретения: материал содержит смесь порошков двух люминофоров активированных хромом: 2nGa204 Гг с Сг в количестве 8-17 мас.% и GdaGasOia остальное. 1 ил., 1 табл. Сг .3+

(t9) СИ И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

coLlMAnèñTè Eñê x

РЕСПУБЛИК (Я)5 G 01 К 11/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4856978/10 (22) 03.08.90 (46) 07.01,92. Бюл. М 29 (71) Московский химико-технологический институт им. Д.И. Менделеева и Всесоюзный научно-исследовательский институт ме- . дицинского приборостроения (72) С.С. Галактионов, M.Ï. Давыдова, Т,Я.

Черепанов и В.П. Селютин (56) Sholes R.R., Згпа!) J.G. Fluorescent decay

thermometer with biological applications.

Rev. Sci. tnstrum. 1980, ч.51, М 7, р.882-884.

FebmbachGMI. Faseapdscheternperatureessung

uber die .lumlniszensabklingzelt. Sensor Report, 1988, ВсЕЗ. М4, s,40-43.

Изобретение относится к области температурных измерений, преимущественно с помощью волоконно-оптических датчиков;

Известен способ измерения температуры, основанный на температурной зависимости постоянной времени затухания люминесценции (z ) рубина, состоящий в том, что мощным коротким импульсом света возбуждают люминесценцию рубина, приведенного предварительно s тепловой контакт с объектом, после чего выделяют два последовательных временных интервала, измеряют интенсивность люминесценции в каждом из интервалов и определяют отношение этих интенсивностей как меру температуры. Это изменение невелико (около 0,37 ф/0С), поэтому рубин как термочувствительный материал в данном методе не обеспечивает высокой точности измерений (не лучше 0,3 С).

Для реализации способа могуг быть использованы также другие известные люминес2 (54) МАТЕРИАЛ ДЛЯ ВОЛОКОННО-OflTMЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ TEMllEPATYPbl (57) Сущность изобретения: материал содержит смесь порошков двух люминофооов, активированных хромом: ZnGaz04 Cr в количестве 8 — 17 мас. и Обзба5012 Сг остальное. 1 ил., 1 табл. центные материалы с температурозависимой постоянной времени затухания лк)минесценции.

Наиболее чувствительным из известных материалов является иттрий-алюминиевый гранат, активированный хромом (ИАГ:Cr }. Этот люминофор характеризуется изменением постоянной времени затухания около 1 / С.

Однако задача дальнейшего повышения чувствительности материала является актуальной, так как с ней прямо связана точность — основной параметр средства из- мерений. Схема с ИАГ:Сг обеспечивает точность измерений на уровне 0.10С, но при статистической обработке данных от 30 импульсов. Повышение чувствительности позволяет увеличить точность измерений или при той же точности повысить быстродействие за счет обработки меньшего числа импульсов.

1753308

Цель изобретения — повышение температурной чувствительности люминесцентного материала, Посгавленная цель достигается составом. содержащим в качестве-первого люминофора — порошок галлий-гадолиниевого граната. активированного хромом (Обзба5012 Сг",+), в качестве второго люминофора — порошок галлата цинка, активированного хромом ДпбвгОз СГ"), при следующем соотношении компонентов смеси (в мас. ): галлат цинка, активированный хромом, 817, галлий-гадолиниевый гранат, активированный хромом, остальное.

Люминофоры получали следующим известным способом, В фарфоровую чашку помещали смесь порошков, состоящую из:

ZnO(606 г),ОазОз(13,96 г)и Сг(ЙОфз 9НзО (0,763 г) — синтез ZnGaz04 Cr; GdzOg (!0,74 г), ОазОз (9,26 г) и CrfNOag 9НзО (0,415 г) — синтез Обзба50и Сг . Шихту тщательно перемешивали, помещали в тигель, накрывали крышкой. Прокаливание проводили на воздухе при 1573-1773 К в течение 2-6 ч.

Смеси порошков люминофоров получали простым перемешиванием.

Характер кривых затухания люминесценции для Обзба50ц Cr и для 2пбар04Сг показан на прилагаемом графике в координатах: интенсивность.1) (В) — время т(мс) при температуре около 20 С. Интервалы интегрирования сигналов люминесценции в соответствии с величиной постоянной времени затухания люминесценции t были выбраны следующим образом: для GdgGag012 Cr 11=320 мкс и t 1- 480 мкс; для 2пбаг04Сг =

-1,0 мс и t z = --3,5 мс. С изменением пропорции ингредиентов смеси изменяется соотношение сигналов люминесценции выбранных временных интервалов (N(:é, где N> — интенсивность люминесценции в

Галлат цинка, активированный хромом 8-17

Галлий-гадолиниевый

40 гранат, активированный хромом

Остальное интервале t>-t 1, N2 — в интервале t2-tz). С некоторым запасом можно допустить двукратное изменение соотношения интенсивностей. Увеличение соотношения сверх

5 указанных пределов приведет к появлению заметной погрешности в работе аналогоцифрового преобразователя.

В таблице даны температурные зависимости параметров смесей люминофоров

10 GdgGas01g 5 Mon. g Cr — ZnGaz04 2,5 мол. Сг и температурные градиенты Q.

Увеличение чувствительности материала практически в 2 раза позволит вдвое уменьшить погрешнс".ть измерений или,при

15 одинаковой точности, в полтора раза умень шить время измерений, Предполагается использовать предложенный материал в разработке волоконно-оптических датчиков температуры

20 медицинского назначения, испольэуемых в онкологии при ВЧ-гипертермии злокачественных новообразований.

Формула изобретения

Материал для волоконно-оптических

25 датчиков темпера:гуры на основе люминофора, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной чувствительности, он дополнительно содержит второй люминофор в виде порошка галлат цинка, 30 активированный хромом, а в качестве первого люминофора — порошок галлий — гадолиниевого граната, активированного хромом, с образованием смеси двух порошков при следующем соотношении комло35 нентов, мас.7:

1753308

Р0 I0

Составитель M.Äàaûäoâà

Тех ред M.Моргентал Корректор П.Гереши

Редактор О. Гол о вач

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина. 101

Заказ 2760 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5