Tytuł: Highly Pressure-Sensitive, Temperature Independent Luminescence Ratiometric Manometer Based on MgO:Cr3+ Nanoparticles

Autorzy: M. Szymczak, M. Runowski, V. Lavín, L. Marciniak

Czasopismo: Laser & Photonics Reviews

DOI: 10.1002/lpor.202200801

Marciniak 3 TOC

W swojej pracy grupa prof. Marciniaka bada manometr luminescencyjny bazujący na MgO:Cr3+ do ratiometrycznego odczytu ciśnienia w sposób niezależny od temperatury

Mimo swojego początkowego etapu rozwoju ratiometryczna manometria luminescencyjna ze względu na swoje liczne zalety zyskuje w ostatnich latach na zainteresowaniu naukowym. Wynika to z wysokiej czułości i dokładności odczytu jaką oferuje, ale przede wszystkim z możliwości zastosowania jej w obrazowaniu zmian ciśnienia.

W tej pracy porównane zostały parametry manometryczne dwóch technik ratiometrycznych stosowanych w przypadku manometrów domieszkowanych jonami Cr3+ na przykładzie MgO:Cr3+. Weryfikowano jak zmiana ciśnienia wpływa na I) stosunek intensywności emisji pasma 2E→4A2 do pasma 4T24A2 oraz na II) stosunek intensywności emisji pasma 4T24A2 integrowany w dwóch zakresach spektralnych. Jak wykazano w przypadku pierwszego podejścia zauważono bardzo silną podatność stosunku intensywności tych pasm na zmiany ciśnienia skutkującą czułością względna na poziomie 40%/GPa w odróżnieniu do 9.8%/GPa w drugim przypadku. Jednakże sprzężenie termiczne poziomów 2E i 4T2 jonów Cr3+ sprawia, iż stosunek intensywności ich emisji jest bardzo silnie zależny również od zmian temperatury. Jest to istotne ograniczenie mogące obniżyć wiarygodność odczytu ciśnienia. Drugie z analizowanych podejść wykazuje dużo niższą wrażliwość na zmiany temperatury. Przedstawiona analiza porównawcza wykazała, iż stosunek intensywności luminescencji pasma 4T24A2 jonów Cr3+ umożliwia odczyt ciśnienia w sposób termicznie niezależny gwarantując wysoka precyzję pomiaru.

Opisane wyniki uzyskane zostały w trakcie realizacji projektu NCN- 2020/37/B/ST5/00164