Tytuł: Temperature invariant ratiometric luminescence manometer based on Cr3+ ions emission

Autorzy: M. Szymczak, P. Woźny, M. Runowski, M. Pieprz, V. Lavín, L. Marciniak

Czasopismo: Chemical Engineering Journal 

DOI: 10.1016/j.cej.2022.139632

TOC

W swoim ostatnim artykule grupa prof. Łukasza Marciniaka bada manometry ratiometryczne niezależne od temperatury.

Możliwość zdalnego odczytu i zobrazowania nacisku obiektów pozwala na uzyskanie kluczowych informacji z punktu widzenia diagnostyki. Taką możliwość daje manometria luminescencyjna. Jednak w większości proponowanych dotychczas rozwiązań, jako parametr manometryczny wykorzystuje się intensywność emisji lub położenie widmowe pasma emisji, co wiąże się odpowiednio z małą dokładnością pomiaru lub niską czułością względną. Dodatkowo oba te parametry są w znacznym stopniu zależne od temperatury, co ogranicza wiarygodność odczytu ciśnienia.

W pracy zaproponowano nowe podejście oparte na emisji jonów 4T24A2 Cr3+. W tym przypadku wzrost ciśnienia powoduje skrócenie średniej odległości Cr3+-O2-, a tym samym zwiększenie natężenia pola krystalicznego oddziałującego na jony Cr3+. Jednak w proponowanym przypadku, zamiast położenia widmowego pasma, jako parametr manometryczny analizowany jest stosunek natężeń luminescencji zintegrowanych w dwóch zakresach widmowych. Główną zaletą proponowanego podejścia ratiometrycznego jest możliwość dwuwymiarowego obrazowania ciśnienia oraz wysoka czułość na zmiany ciśnienia. Ponadto, jak wykazano, zaproponowana metoda ratiometryczna umożliwia odczyt niezmienniczy temperatury.

Jest to pierwsza praca, która wprowadziła to podejście, w której Li2Mg3TiO6:Cr3+ omówiono jako studium przypadku. Jednak duża podatność energii 4T2 na zmiany natężenia pola krystalicznego pozwala na zwiększenie względnej czułości manometru poprzez odpowiednią optymalizację składu chemicznego materiału macierzystego.

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