Bezdotykowy termometr luminescencyjny

1 zdjęcie w galerii
Syntezy materiału termoluminescencyjnego, który umożliwia precyzyjny bezkontaktowy pomiar temperatury dokonał dr inż. Maciej Chrunik z Wydziału Nowych Technologii i Chemii WAT, współautor artykułu na temat efektywnej metody termometrii luminescencyjnej, opublikowanego w czasopiśmie „The Journal of Physical Chemistry C”.

Jak wyjaśnia naukowiec, temperatura silnie wpływa na właściwości optyczne wybranych zaawansowanych materiałów funkcjonalnych. Na tym zjawisku opiera się termometria luminescencyjna, która umożliwia bezkontaktowy pomiar temperatury bez konieczności używania klasycznych termometrów dotykowych.


Termometry luminescencyjne mogą być obiektami w skali makro, ale także przyjmować formę mikro- lub nanocząstek, jak również cienkich warstw. Są stosowane m.in. do badań rozkładu temperatury w komórkach in vitro, monitorowania zmian nowotworowych czy też zjawisk termicznych w układach mikroprzepływowych i mikroelektronicznych.


Do odczytu temperatury można wykorzystywać zmiany optycznych parametrów temperaturowo zależnych, takich jak np.: bezwzględna intensywność luminescencji, jej charakterystyka barwno-spektralna lub skrócenie czasu zaniku emitowanego sygnału.


W publikacji naukowcy zaprezentowali bardzo dokładny sposób odczytu temperatury, który umożliwia kalibrację pomiaru. Metoda polega na analizie stosunku intensywności dwóch sygnałów optycznych, dla których każda odpowiedź luminoforu inaczej zależy od temperatury.


W opisanej metodzie materiał luminoforu pobudzany był przez dwie fale świetlne o różnych, ustalonych długościach. Fizycy zmierzyli intensywność selektywnego pasma emisyjnego dla każdej z dwóch fal.


Zmodyfikowany strukturalnie materiał, pobudzany do odświecania przy użyciu wiązki o jednej długości fali, powinien wykazywać wzrost intensywności emisji w funkcji temperatury. Z kolei przy zmianie długości fali wzbudzającej lasera na drugą – intensywność emisji materiału powinna spadać. Stosunek dwóch zmierzonych intensywności stanowi parametr, który jest charakterystyczny dla danej temperatury, a co za tym idzie – może posłużyć do jej odczytu.


Artykuł „Sensitivity Enhancement of the Tb3+-Based Single Band Ratiometric Luminescent Thermometry by the Metal-to-Metal Charge Transfer Process” ukazał się 11 marca 2021 r. w w periodyku „The Journal of Physical Chemistry C”. Współautorami publikacji są (w kolejności podanej w czasopiśmie): Joanna Stefańska, Maciej Chrunik i Łukasz Marciniak.


Więcej w cyklu „Najlepsze publikacje”


red. Karolina Duszczyk