温度作为一个很重要的热力学参数,它的测量得到了大家的广泛关注。目前,传统的温度传感已经不能满足各式各样的行业要求。因此,需要响应速度更快,测量精度更高,空间分辨率更好的温度传感器。在传统的温度传感器上做参数优化并不是好的方案,很多研究人员将目光转向了基于发光材料的光学温度传感。这种温度传感方式满足上面提到的需求,它的核心部件是性质随温度变化的发光材料。发光材料的很多发光性质会随着温度的改变发生变化,例如绝对荧光强度,荧光衰减寿命,发光峰位置,光谱线宽,上升沿时间,两个发光峰的荧光强度比等。这些性质在一定温度范围内随温度的变化足够大,并且是单调可重复测量的,即在某一确定的温度该性质表现为特定的数值,可以通过测量这些性质来标定温度。本文主要涉及的是基于荧光强度比和荧光寿命的温度传感模式。这里的发光材料是荧光粉,由基质,激活剂和敏化剂组成。荧光粉颗粒很小,和待测物体达到热平衡所需的时间很短,响应速度更快。甚至可以将发光材料做成纳米颗粒,这样颗粒会更小,可以用于微小尺度的测温。例如可以将纳米颗粒注射到生物体内,这样材料的发光会带来细胞的温度信息,对于研究细胞癌变和温度的关系十分有用。第一章是本文的绪论部分,主要对课题研究的背景和意义,相关的概念(例如:发光,稀土离子)、稀土离子发光的特点以及几种非接触式温度探测的原理和各自的优势等方面进行了简单的介绍。第二章介绍了基于双掺杂发光中心荧光强度比进行温度探测的方案。我们选择了共掺杂Mn4+离子和Tb3+离子的Lu3Al5O12荧光粉作为研究对象。首先,我们对材料的制备和形态表征进行了介绍,之后测量了样品在室温下的发射光谱和激发光谱,通过室温发射光谱和激发光谱对峰值进行了指认,并且室温光谱显示Mn4+离子和Tb3+离子之间不存在能量传递,根据室温光谱计算了 Lu3Al5O12晶体中的晶场强度。然后,我们测量了 270-420 K温度范围内共掺杂样品Lu3Al5O12:Mn4+/Tb3+的发射光谱,并对发射光谱进行了归一化处理。归一化光谱显示,随着温度的升高,Mn4+离子和Tb3+离子之间的荧光强度比随温度出现明显的单调变化,我们对处理得到的荧光强度比进行多项式拟合,根据拟合的结果计算得到了相对灵敏度曲线。最后,我们提出了Mn4+离子的荧光强度随温度迅速变化的机理,并用Mn4+离子的荧光寿命与温度的依赖关系佐证了我们的猜想。为了探索荧光强度比温度传感更多的可能性,第三章我们介绍了混合物荧光强度比温度传感。在这一章中还介绍了基于荧光寿命的温度传感方案。我们用高温固相法和燃烧法分别制备了 Li2TiO3:Mn4+荧光粉和Y2O3:Dy3+荧光粉,然后以不同的比例混合得到三个混合物样品。之后,分别测量了三个样品的变温光谱,对荧光强度比进行拟合进而得到了温度传感的灵敏度。考虑到Mn4+离子的发射光处在生物窗口,我们还测量了Mn4+离子的荧光寿命,利用Mn4+离子的寿命进行温度传感。最后我们对基于荧光强度比和荧光寿命进行温度传感灵敏度差值的原因进行了讨论。这一章为非接触式光学温度传感提供了新的思路。最后,我们对论文的研究结果进行总结,并对光学温度的发展前景进行了展望。