[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于三價(jià)稀土鐵基氧化物作為溫度傳感材料的溫度測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310565581.9
• 申請(qǐng)日: 2013-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103575422A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周濟(jì);傅曉建;畢科
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01K11/20
• 分類(lèi)號(hào): G01K11/20
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及溫度敏感材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于三價(jià)稀土鐵基氧化物作為溫度傳感材料的溫度測(cè)量方法。

背景技術(shù)

太赫茲輻射一般是指頻率處于0.1～10THz（1THz=1×10¹²Hz）范圍內(nèi)的電磁輻射，在電磁頻譜上，太赫茲輻射處于微波和遠(yuǎn)紅外之間。近些年來(lái)，隨著THz波輻射和探測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，太赫茲光譜儀已經(jīng)在材料性能表征、生物醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

目前的紅外測(cè)溫設(shè)備在低溫下測(cè)試能力受限，熱電偶傳感材料需要引入電路才能測(cè)量，因此都有一定的局限性。基于太赫茲輻射的溫度傳感材料的探測(cè)機(jī)理是將事先傳感材料放入待測(cè)環(huán)境并測(cè)試其太赫茲輻射頻率，這是一種光學(xué)探測(cè)，無(wú)需引入電路。而且太赫茲波對(duì)除金屬和強(qiáng)極性物質(zhì)以外的大多數(shù)材料都有較好的透過(guò)性，對(duì)于一些密閉空間的測(cè)量也有一定優(yōu)勢(shì)。此外，這類(lèi)材料的工作溫區(qū)也比較寬，最寬可以從0K到750K左右。因此，研究和開(kāi)發(fā)基于太赫茲輻射的溫度傳感材料具有重要的科學(xué)和應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于三價(jià)稀土鐵基氧化物作為溫度傳感材料的溫度測(cè)量方法。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

一種基于三價(jià)稀土鐵基氧化物作為溫度傳感材料的溫度測(cè)量方法，具體方法包括以下內(nèi)容：

（1）利用該三價(jià)稀土鐵基氧化物作為測(cè)試樣品，在太赫茲時(shí)域光譜儀上測(cè)試其在不同溫度時(shí)的磁偶極輻射頻率，從而獲得輻射頻率-溫度標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)；該溫度傳感材料的工作溫區(qū)較寬，理論上可以從0K到反鐵磁-順磁轉(zhuǎn)變溫度（650～750K），測(cè)試溫度范圍還和標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的回歸擬合效果有關(guān)。

（2）然后將樣品置于溫度未知的環(huán)境中，測(cè)量其在太赫茲波激發(fā)下的輻射信號(hào)，對(duì)照輻射頻率-溫度標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，能夠獲知樣品所在環(huán)境的溫度。

上述太赫茲時(shí)域光譜儀上配備有變溫附件。

上述三價(jià)稀土鐵基氧化物為ReFeO₃、LaFeO₃、NdFeO₃、SmFeO₃、EuFeO₃、GdFeO₃、DyFeO₃、HoFeO₃、ErFeO₃、TmFeO₃、YFeO₃中的一種。

本發(fā)明首次發(fā)現(xiàn)上述三價(jià)稀土鐵基氧化物在太赫茲波的激發(fā)下，可以吸收特定頻率（反鐵磁共振頻率）的太赫茲能量，進(jìn)而在退激發(fā)過(guò)程中輻射出相同頻率的太赫茲波。另外，隨著溫度變化，所激發(fā)出的太赫茲磁偶極輻射的頻率變化十分敏感，因此，上述三價(jià)稀土鐵基氧化物可以作為溫度傳感材料用于溫度測(cè)量。

上述三價(jià)稀土鐵基氧化物按以下方法制備而成：

（1）將三價(jià)稀土氧化物和氧化鐵以摩爾比1:1混合，機(jī)械球磨，干燥后，獲得混合均勻的粉末；

（2）將混合均勻的粉末進(jìn)行熱處理，得到單一物相的復(fù)合粉體，采用干壓成型技術(shù)制成陶瓷坯體；

（3）經(jīng)過(guò)燒結(jié)獲得的致密的陶瓷材料，即為三價(jià)稀土鐵基氧化物。

其中：

上述三價(jià)稀土氧化物粉末選自Re₂O₃、La₂O₃、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃、Dy₂O₃、Ho₂O₃、Er₂O₃、Tm₂O₃、Y₂O₃中的一種。

步驟（1）中球磨的時(shí)間為24～48小時(shí)。

步驟（1）中干燥是的溫度為60～80℃。

步驟（2）中熱處理的溫度為1100～1150℃，處理時(shí)間為2～4小時(shí)。

步驟（3）中燒結(jié)的溫度為1350～1450℃，燒結(jié)時(shí)間為2～4小時(shí)。