PL233598B1

PL233598B1 - Method for no-contact optical measuring of the objects' temperature

Info

Publication number: PL233598B1
Application number: PL422277A
Authority: PL
Inventors: Lukasz Marciniak; Artur Bednarkiewicz
Original assignee: Inst Niskich Temperatur I Badan Strukturalnych Im Wlodzimierza Trzebiatowskiego Polskiej Akademii Na
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2019-11-29
Also published as: PL422277A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób bezkontaktowego optycznego (luminescencyjnego) pomiaru temperatury obiektów.The subject of the invention is a method of non-contact optical (luminescent) temperature measurement of objects.

Znane są w stanie techniki rozwiązania dotyczące pomiaru temperatury obiektów z wykorzystaniem termometrów luminescencyjnych.Solutions for measuring the temperature of objects with the use of luminescent thermometers are known in the art.

Obecnie wykorzystywane termometry luminescencyjne bazują na wykorzystaniu względnych zmian dwóch lub więcej pasm emisyjnych związanych z przejściami elektronowymi typu f-f jonów lantanowców lub zmianie emisji jonów metali przejściowych i lantanowców.Currently used luminescence thermometers are based on the use of relative changes in two or more emission bands related to the f-f electronic transitions of lanthanide ions or a change in the emission of transition metal and lanthanide ions.

Zwykle w przypadku tego typu termometrów pomiar temperatury następuje poprzez obserwację względnych zmian intensywności dwóch pasm emisyjnych w dwóch różnych zakresach spektralnych. Temperaturę obiektu wyznacza się poprzez porównanie wartości parametru M (iloraz intensywności pasm emisyjnych z krzywą wzorcową).Typically, in the case of this type of thermometers, the temperature is measured by observing the relative changes in the intensity of two emission bands in two different spectral ranges. The object temperature is determined by comparing the value of the M parameter (quotient of the intensity of the emission bands with the standard curve).

Publikacje [1-6] przedstawiają termometry luminescencyjne na bazie matryc organicznych współ-domieszkowanych jonami Tb³⁺ i Eu³⁺. Wadą tych rozwiązań jest niska stabilność temperaturowa zastosowanych matryc. Publikacje [7-20] przedstawiają możliwość zastosowania zmian we względnych intensywnościach pasm jonów Er³⁺ do bezkontaktowego pomiaru temperatury. Natomiast w publikacji [21] ujawniono zastosowanie jonów Nd³⁺ do bezkontaktowego pomiaru temperatury. Z kolei w publikacjach [21-23] ujawniono wykorzystanie do pomiaru temperatury zmian we względnej intensywności pasm jonów Nd³⁺ (pasma R1 i R2). Podobnie rozwiązania ujawnione w publikacjach [24, 25] bazują na zastosowaniu do pomiaru temperatury zmian intensywności pasm jonów Nd³⁺ i Yb³⁺(pasma 880 nm i 1030 nm oraz 1030 nm i 1060 nm). Z kolei w publikacjach [26-29] ujawniono wykorzystanie do pomiaru temperatury emisji jonów Cr³⁺ i Nd³⁺ lub Yb³⁺.Publications [1-6] present luminescence thermometers based on organic matrices co-doped with Tb ³⁺ and Eu ³⁺ ions. The disadvantage of these solutions is the low temperature stability of the matrices used. Publications [7-20] present the possibility of applying changes in the relative intensities of the Er ³⁺ ion bands for non-contact temperature measurement. However, the publication [21] discloses the use of Nd ³⁺ ions for non-contact temperature measurement. On the other hand, publications [21-23] disclosed the use of changes in the relative intensity of the Nd ³⁺ ion bands (R1 and R2 bands) to measure the temperature. Similarly, the solutions disclosed in publications [24, 25] are based on the use of changes in the intensity of the Nd ³⁺ and Yb ³⁺ ion bands (880 nm and 1030 nm as well as 1030 nm and 1060 nm bands) to measure the temperature. In turn, the publications [26-29] disclosed the use of Cr ³⁺ and Nd ³⁺ or Yb ³⁺ ions to measure the emission temperature.

W tego typu rozwiązaniach znanych ze stanu techniki istnieje konieczność wykorzystania dwóch zakresów spektralnych do odczytu temperatury. W przypadkach, gdzie te obszary spektralne zlokalizowane są blisko siebie prowadzenie niezależnych rejestracji intensywności emisji dla każdego pasma jest bardzo utrudnione i wpływa na zmniejszenie precyzji odczytu temperatury.In such prior art solutions, it is necessary to use two spectral ranges for the temperature reading. In cases where these spectral regions are located close to each other, conducting independent registration of the emission intensity for each band is very difficult and reduces the precision of the temperature reading.

Pomiar temperatury w opisany powyżej sposób wymaga, aby urządzenia analizujące widma emisji były w stanie odróżnić poszczególne pasma emisji, co wymagałoby zastosowania monochromatora. Dlatego, w stanie techniki, na przykład w mikroskopach fluorescencyjnych, wprowadza się w tor optyczny mikroskopu fluorescencyjnego odpowiednie filtry optyczne, które przepuszczają tylko wybrany zakres spektralny emisji odpowiadający możliwie blisko zakresowi spektralnemu pasm emisyjnych badanych obiektów. Takie rozwiązanie ma jednak wady, gdyż nie istnieje nieograniczona paleta filtrów optycznych, a ponadto przy pomiarze temperatury pasma emisyjne są bardzo blisko siebie, więc ich rozróżnienie w celu odczytu temperatury poprzez wykorzystanie filtrów optycznych jest bardzo utrudnione, a czasem wręcz niemożliwe do przeprowadzenia.Measuring temperature as described above requires that the emission spectral analyzers be able to distinguish between the individual emission bands, which would require a monochromator. Therefore, in the state of the art, e.g. in fluorescence microscopes, suitable optical filters are introduced into the optical path of a fluorescence microscope, which pass only a selected spectral emission range corresponding as close as possible to the spectral range of the emission bands of the examined objects. However, this solution has disadvantages, as there is no unlimited range of optical filters, and in addition, when measuring temperature, the emission bands are very close to each other, so distinguishing them in order to read the temperature through the use of optical filters is very difficult, and sometimes even impossible to carry out.

W zależności od metody odczytu (punktowy lub obraz/mapa temperatury) odczyt intensywności w puncie wymaga zastosowania złożonych technicznie środków. Jeśli zastosowany zostanie spektrofotometr CCD, możliwy jest odczyt obu pasm i uzyskanie stosunku intensywności tych pasm, które w wyniku odpowiedniej kalibracji można przekonwertować na temperaturę. Sam sposób pomiaru nie jest technicznie skomplikowany, ale wymaga zastosowania względnie drogiego urządzenia jakim jest spektrofotometr CCD. Ze względu na fakt, że pasma, które są analizowane, znajdują się (spektralnie) blisko siebie, trudno zrealizować pomiar bazujący na filtrze spektralnym i 2 fotodetektorach. Filtr taki musiałby charakteryzować się bardzo ostrą krawędzią transmisji. Zastosowanie dostępnych w stanie techniki filtrów Ramanowskich powoduje dodatkowe skomplikowanie aparatury pomiarowej i znaczące podniesienie kosztu przeprowadzenia pomiaru. Sam odczyt temperatury za pomocą takiej aparatury również staje się skomplikowany, gdyż każdy z fotodetektorów (fotodiody lub korzystniej fotopowielacze) musi mieć własny tor optyczny i układ akwizycji danych. To komplikuje także konstrukcję takiego układu pomiarowego.Depending on the reading method (spot or image / temperature map), reading the intensity at a point requires technically complex measures. If a CCD spectrophotometer is used, it is possible to read both bands and obtain a ratio of the intensity of these bands, which can be converted to temperature by appropriate calibration. The measurement method itself is not technically complicated, but requires the use of a relatively expensive device such as a CCD spectrophotometer. Due to the fact that the analyzed bands are (spectrally) close to each other, it is difficult to carry out a measurement based on a spectral filter and 2 photodetectors. Such a filter would have to have a very sharp transmission edge. The use of Raman filters available in the state of the art causes additional complexity of the measuring apparatus and a significant increase in the cost of carrying out the measurement. The actual temperature reading with such apparatus also becomes complicated, since each of the photodetectors (photodiode or more preferably photomultiplier) must have its own optical path and data acquisition system. This also complicates the design of such a measurement system.

W przypadku rejestracji mapy temperatury, a więc odczytu temperatury w wielu różnych punktach próbki, należałoby zastosować albo skanowanie rastrowe (np. za pomocą zwierciadeł galwanicznych) albo detektor w postaci kamery CCD/CMOS/EM-CMOS. Ze względu na fakt, że niezbędna jest rejestracja sygnałów w dwóch pasmach spektralnych konstrukcja i obsługa takiego układu pomiarowego byłaby bardzo skomplikowana, zwłaszcza z uwagi na korelację odpowiednich pikseli w fotodetektorach. Również koszt aparatury pomiarowej byłby zwielokrotniony. Innym możliwym rozwiązaniem mogłoby być podzielenie powierzchni kamery na dwa do czterech obszarów, z których odczytuje sięIn the case of recording the temperature map, i.e. reading the temperature at many different points of the sample, either raster scanning (e.g. with galvanic mirrors) or a detector in the form of a CCD / CMOS / EM-CMOS camera should be used. Due to the fact that it is necessary to record signals in two spectral bands, the design and operation of such a measurement system would be very complicated, especially due to the correlation of the relevant pixels in the photodetectors. The cost of the measuring equipment would also be multiplied. Another possible solution would be to divide the camera surface into two to four reading areas

PL 233 598 Β1 intensywność emisji w dwóch oknach spektralnych. Wymagałoby to jednak zastosowania technologii znanych z tzw. obrazowania multi-, hiperspektralnego, jednak również takie rozwiązania mimo, że są możliwe do wykonania to układ pomiarowy byłby bardzo skomplikowany nie tylko w zakresie konstrukcji ale również prowadzenia pomiaru.PL 233 598 Β1 emission intensity in two spectral windows. However, this would require the use of technologies known from the so-called multi-hyperspectral imaging, but also such solutions, although they are possible to perform, the measurement system would be very complicated not only in terms of construction but also in terms of measurement.

Jak wykazano powyżej, istotną wadą sposobów pomiaru temperatury obiektów według rozwiązań znanych lub dostępnych w stanie techniki jest konieczność wykorzystania dwóch bądź większej ilości zakresów spektralnych emisji do pomiaru temperatury. Wiąże się to z koniecznością zastosowania filtrów optycznych pozwalających na odseparowanie tych zakresów spektralnych od siebie. W wielu przypadkach jest to niemożliwe ze względu na nakładanie się tych zakresów co ma szczególne znaczenie na przykład w przypadku mikroskopii fluorescencyjnej.As shown above, a significant disadvantage of the methods of measuring the temperature of objects according to the known or available art is the necessity to use two or more spectral emission ranges for the temperature measurement. It is connected with the necessity to use optical filters which make it possible to separate these spectral ranges from each other. In many cases this is impossible due to the overlapping of these ranges, which is of particular importance, for example, in the case of fluorescence microscopy.

Istnieje zatem potrzeba opracowania prostszego sposobu odczytu temperatury z wykorzystaniem termometrii luminescencyjnej, który nie będzie wymagał rozdzielania zakresów spektralnych do odczytu temperatury.There is therefore a need for a simpler method of temperature reading using luminescence thermometry, which does not require separation of spectral ranges for temperature reading.

Celem niniejszego wynalazku jest odczyt temperatury bazujący na różnicach w intensywności jednego pasma emisyjnego przy różnych długościach fali wzbudzającej.The object of the present invention is to read the temperature based on the differences in the intensity of one emission band at different excitation wavelengths.

Nieoczekiwanie okazało się, że Twórcy rozwiązania opracowali sposób bezkontaktowego luminescencyjnego odczytu temperatury opierającego się na obserwacji zmian intensywności emisji dla jednego pasma emisyjnego luminoforu, przy różnych długościach fali wzbudzającej.Surprisingly, it turned out that the authors of the solution developed a method of non-contact luminescent temperature reading based on the observation of changes in emission intensity for one phosphor emission band at different excitation wavelengths.

Stosowane w opisie wynalazku wyrażenie „pomiar temperatury” odnosi się zarówno do punktowego odczytu temperatury jak również do odczytu temperatury w postaci mapy temperatury.The term "temperature measurement" as used in the present invention refers to both the spot temperature reading and the temperature reading in the form of a temperature map.

Przedmiotem wynalazku jest sposób bezkontaktowego optycznego pomiaru temperatury polegający na analizie tempa zmian intensywności emisji detektora stanowiącego materiał domieszkowany jonami metali przejściowych (luminofor) charakteryzujący się tym, że detektor wzbudza się pierwszą wiązką promieniowania laserowego X_res, której długość jest dopasowana do różnicy energetycznej pomiędzy poziomami elektronowymi wzbudzonym i podstawowym dla jonu metalu przejściowego materiału detektora i dokonuje się pomiaru intensywności emisji pasma emisyjnego l_res, następnie detektor wzbudza się drugą wiązką promieniowania laserowego X_nres, której długość nie jest dopasowana do różnicy energetycznej pomiędzy poziomami elektronowymi wzbudzonym i podstawowym dla jonu metalu przejściowego materiału detektora i dokonuje się pomiaru intensywności emisji pasma emisyjnego l_nres wyznaczając zależny od temperatury parametr Δ, korzystnie stosując zależność określoną wzorami 1-4The subject of the invention is a method of non-contact optical temperature measurement based on the analysis of the rate of changes in the intensity of the emission of a detector being a material doped with transition metal ions (phosphor), characterized in that the detector is excited by the first laser beam X _re s, the length of which is adjusted to the energy difference between the levels excited and fundamental electrons for the transition metal ion of the detector material and the emission intensity of the emission band I _re s is measured, then the detector is excited with a second laser beam X _nr es, the length of which does not match the energy difference between the excited and fundamental electron levels for the ion transition metal of the detector material and the emission intensity of the emission band I _nre s is measured by determining the temperature-dependent parameter Δ, preferably using the relationship defined by formulas 1-4

Λ __ ^xres ¹ iires ^nresΛ __ ^x res ¹ iires ^ nres (wzór 1) (pattern 1) Δ = ^nres Δ = ^ nres (wzór 2) (pattern 2) ^res ^nies ^ res ^ uns (wzór 3) (pattern 3) __ ^res ^iires ^res __ ^ res ^ iires ^ res (wzór 4) (pattern 4)

gdzie, lres oznacza intensywność emisji pasma emisyjnego po wzbudzeniu wiązką promieniowania laserowego XresJ lnres oznacza intensywność emisji pasma emisyjnego po wzbudzeniu wiązką promieniowania laserowego XnresJwhere, lres is the emission intensity of the emission band after excitation by the laser beam XresJ lnres is the emission intensity of the emission band after excitation by the laser beam XnresJ

Δ oznacza zależny od temperatury parametr, przy czym w pierwszej kolejności pomiary przeprowadza się w ustalonym zakresie temperatury, wyznaczając w ten sposób krzywą kalibracyjną, następnie detektor przykłada się w okolice obiektu, dla którego przeprowadzany jest pomiar temperatury i dokonuje się analogicznych pomiarów poziomów intensywności emisji pasm emisyjnych l_res oraz l_nres dla każdej z wiązek promieniowania laseroweΔ denotes the temperature-dependent parameter, where first the measurements are carried out in the set temperature range, thus determining the calibration curve, then the detector is placed near the object for which the temperature is measured and analogous measurements of the band emission intensity levels are made l _re s and l _nre s for each of the laser beams

PL 233 598 B1 go Zres oraz λπι-es, po czym dokonuje się odczytu temperatury obiektu poprzez odczytanie wartości parametru Δ dla badanego obiektu z wartościami parametru Δ krzywej kalibracyjnej odpowiadającej danej wartości temperatury.Zres and λπι-es, then the object temperature is read by reading the value of the parameter Δ for the tested object with the values of the parameter Δ of the calibration curve corresponding to the given temperature value.

W luminescencyjnym sposobie odczytu temperatury według wynalazku, wykorzystano fakt, że w zależności od długości fali wzbudzenia występują różne tempa zmian intensywności emisji w funkcji temperatury. W przypadku, gdy długość fali światła wzbudzającego jest dopasowana energetycznie do różnicy energii pomiędzy podstawowym a wzbudzonymi poziomami energetycznymi tempo zmian intensywności emisji jest zależne od wydajności procesów wygaszania temperaturowego emisji. Natomiast w przypadku zastosowania wiązki światła o długości fali, krótszej bądź dłuższej niż od poprzedniej długości fali tempo zmian intensywności emisji jest wolniejsze niż w przypadku długości fali dopasowanej do różnicy energetycznej występującej pomiędzy tymi poziomami. Jest to związane z koniecznością zapewnienia obsadzenia składowych wibronowych poziomu podstawowego jonu metalu przejściowego o wyższych energiach w celu zapewnienia możliwości zajścia procesu absorpcji.In the luminescent method of temperature reading according to the invention, the fact that different rates of emission intensity changes as a function of temperature occur depending on the excitation wavelength. In the case when the wavelength of the excitation light is energetically matched to the energy difference between the base and excited energy levels, the rate of changes in the intensity of the emission depends on the efficiency of the emission temperature quenching processes. However, when a light beam with a wavelength, shorter or longer than the previous wavelength, is used, the rate of emission intensity changes is slower than when the wavelength is adjusted to the energy difference between these levels. This is related to the necessity to ensure that the vibrational components of the base level of the transition metal ion with higher energies are filled in order to ensure that the absorption process can take place.

Poprzez obserwację zmian intensywności emisji jednego pasma emisyjnego przy wzbudzeniu światłem o długości fali dopasowanym do różnicy energetycznej pomiędzy poziomami elektronowymi wzbudzonym i podstawowym (Zres i odpowiadająca jej intensywność emisji Ires) oraz wiązką światła niedopasowaną do tej różnicy energetycznej (Znres i odpowiadająca jej intensywność emisji Inres) można wyznaczyć parametr zależny od temperatury Δ.By observing changes in the emission intensity of one emission band when excited with light of a wavelength adjusted to the energy difference between the excited and fundamental electron levels (Zres and the corresponding emission intensity Ires) and the light beam not adjusted to this energy difference (Znres and the corresponding emission intensity Inres) a parameter dependent on temperature Δ can be determined.

Przed pomiarem temperatury docelowego obiektu należy wyznaczyć krzywą kalibracyjną dla luminoforu w ustalonym zakresie temperatur, odpowiednio dobranym do przedziału temperatur spodziewanych dla badanego obiektu. Również postać luminoforu (zawiesina, lakier itp.) dobierana jest do obiektu pomiarowego. Przykładowo, podczas mierzenia temperatury komórek, dla wyznaczenia krzywej kalibracyjnej najpierw przeprowadza się pomiary zmian intensywności emisji dla zawiesiny luminoforu, a następnie do tej zawiesiny dodaje się komórki i przeprowadza pomiar obiektu docelowego. Po zakończeniu pomiarów z krzywej kalibracyjnej odczytuje się wartość parametru Δ, który odpowiada danej wartości temperatury.Before measuring the temperature of the target object, a calibration curve for the phosphor in the set temperature range should be determined, appropriately selected for the expected temperature range for the tested object. The form of the phosphor (suspension, varnish, etc.) is also selected for the measuring object. For example, when measuring cell temperature, changes in emission intensity for a phosphor suspension are first measured to establish a calibration curve, then cells are added to the suspension and a target measurement is performed. After completing the measurements, the value of the Δ parameter, which corresponds to the given temperature value, is read off the calibration curve.

Tym samym pomiar temperatury realizowany jest bezkontaktowo, to znaczy, że urządzenie pomiarowe zmian intensywności emisji nie jest w żaden sposób fizycznie połączone z detektorem (luminoforem), przez co możliwe jest prowadzenie pomiarów temperatury z pewnej odległości.Thus, the temperature measurement is carried out without contact, that is, the measuring device for changes in the intensity of the emission is in no way physically connected to the detector (phosphor), which makes it possible to carry out temperature measurements from a distance.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku pomiaru intensywności emisji dokonuje się za pomocą spektrometru luminescencyjnego.Preferably, in the method according to the invention, the emission intensity is measured with a luminescence spectrometer.

Korzystnie, w sposobie pomiaru temperatury według wynalazku luminofor jest domieszkowany jonami metali przejściowych wybranych z grupy Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Ru, Rh, Cd, Ta, W, Re, Os, Ir.Preferably, in the method for measuring the temperature according to the invention, the phosphor is doped with transition metal ions selected from the group Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Ru, Rh, Cd, Ta, W, Re, Os , Ir.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku wiązka promieniowania elektromagnetycznego jest wiązką laserową o długości fali wzbudzenia w zakresie 200-1000 nm, przy czym długości fali wzbudzenia emisji dobiera się indywidualnie dla każdego luminoforu, w zależności od domieszki jonu ziem rzadkich.Preferably, in the method according to the invention, the electromagnetic radiation beam is a laser beam with an excitation wavelength in the range of 200-1000 nm, the excitation emission wavelengths being individually selected for each phosphor, depending on the dopant of the rare earth ion.

Szczególnie korzystnie: dla detektora w postaci matrycy LiLaP4O12 domieszkowanej 1% Cr³⁺stosuje się pierwszą wiązkę promieniowania laserowego Zres o długości fali w zakresie 650-700 nm oraz drugą wiązkę promieniowania laserowego Znres o długości fali w zakresie 550-600 nm, po czym analizuje się zmianę intensywności emisji pasm Ires oraz Inres charakterystycznych dla jonu Cr³⁺ wyznaczając parametr Δ dla krzywej kalibracyjnej oraz dla badanego obiektu, po czym ustala się wartość temperatury badanego obiektu;Particularly advantageous: for the detector in the form of a LiLaP4O12 matrix doped with 1% Cr ³⁺ , the first beam of Zres laser radiation with a wavelength in the range 650-700 nm and a second beam of Znres laser radiation with a wavelength in the range 550-600 nm are used, and then analyzed the change in the intensity of the emission of the Ires and Inres bands characteristic for the Cr ³⁺ ion by determining the Δ parameter for the calibration curve and for the tested object, and then the temperature value of the tested object is determined;

dla detektora w postaci matrycy Y3AI5O12 domieszkowanej 0,5% Cr³⁺ stosuje się pierwszą wiązkę promieniowania laserowego Zres o długości fali w zakresie 575-625 nm, oraz drugą wiązkę promieniowania laserowego Znres o długości fali w zakresie 500-550 nm, po czym analizuje się zmianę intensywności emisji pasma charakterystycznego dla jonu Cr³⁺ wyznaczając parametr Δ dla krzywej kalibracyjnej oraz dla badanego obiektu, po czym ustala się wartość temperatury badanego obiektu;for the detector in the form of a matrix Y3AI5O12 doped with 0.5% Cr ³⁺ , the first beam of Zres laser radiation with a wavelength in the range of 575-625 nm, and a second beam of Znres laser radiation with a wavelength in the range of 500-550 nm are used, and then analyzed the change in the intensity of the emission of the band characteristic for the Cr ³⁺ ion by determining the Δ parameter for the calibration curve and for the tested object, and then the temperature value of the tested object is determined;

dla detektora w postaci matrycy Y3AI5O12 domieszkowanej 0,1% Mn⁴⁺ stosuje się pierwszą wiązkę promieniowania laserowego Zres o długości fali w zakresie 500-550 nm, oraz drugą wiązkę promieniowania laserowego Znres o długości fali w zakresie 500-550 nm, po czym analizuje się zmianę intensywności emisji pasma charakterystycznego dla jonu Mn⁴⁺ wyznaczając parametr Δ dla krzywej kalibracyjnej oraz dla badanego obiektu, po czym ustala się wartość temperatury badanego obiektu;for the detector in the form of a matrix Y3AI5O12 doped with 0.1% Mn ⁴⁺ , the first beam of Zres laser radiation with a wavelength in the range of 500-550 nm and a second beam of Znres laser radiation with a wavelength in the range of 500-550 nm is used, and then analyzed the change in the intensity of the emission of the band characteristic for the Mn ⁴⁺ ion by determining the Δ parameter for the calibration curve and for the tested object, and then the temperature value of the tested object is determined;

dla detektora w postaci matrycy Y2O3 domieszkowanej 0,1% Ti³⁺ stosuje się pierwszą wiązkę promieniowania laserowego Zres o długości fali w zakresie 425-500 nm, oraz drugą wiązkę promiefor the detector in the form of a Y2O3 matrix doped with 0.1% Ti ³⁺ , the first beam of Zres laser radiation is used with a wavelength in the range of 425-500 nm, and the second beam is

PL 233 598 B1 niowania laserowego Xnres o długości fali w zakresie 250-400 nm, po czym analizuje się zmianę intensywności emisji pasma charakterystycznego dla jonu Ti³⁺ wyznaczając parametr Δ dla krzywej kalibracyjnej oraz dla badanego obiektu, po czym ustala się wartość temperatury badanego obiektu;After Xnres laser treatment with a wavelength in the range of 250-400 nm, the change in the emission intensity of the band characteristic for the Ti ³⁺ ion is analyzed by determining the Δ parameter for the calibration curve and for the tested object, and then the temperature value of the tested object is determined ;

dla detektora w postaci matrycy NaYF4 domieszkowanej 1% Ti³⁺ stosuje się pierwszą wiązkę promieniowania laserowego λι-es o długości fali w zakresie 425-500 nm, oraz drugą wiązkę promieniowania laserowego λnres o długości fali w zakresie 250-400 nm, po czym analizuje się zmianę intensywności emisji pasma charakterystycznego dla jonu Ti³⁺ wyznaczając parametr Δ dla krzywej kalibracyjnej oraz dla badanego obiektu, po czym ustala się wartość temperatury badanego obiektu;for the detector in the form of a NaYF4 matrix doped with 1% Ti ³⁺ , the first beam of λι-es laser radiation with a wavelength in the range of 425-500 nm and the second laser beam λnres with a wavelength in the range of 250-400 nm are used, and then analyzed the change in the intensity of the emission of the band characteristic for the Ti ³⁺ ion by determining the Δ parameter for the calibration curve and for the tested object, and then the temperature value of the tested object is determined;

dla detektora w postaci matrycy CaF2 domieszkowanej 0,1% Mn²⁺ stosuje się pierwszą wiązkę promieniowania laserowego λ^ o długości fali w zakresie 500-550 nm, oraz drugą wiązkę promieniowania laserowego λnres o długości fali w zakresie 400-450 nm, po czym analizuje się zmianę intensywności emisji pasma charakterystycznego dla jonu Mn²⁺ wyznaczając parametr Δ dla krzywej kalibracyjnej oraz dla badanego obiektu, po czym ustala się wartość temperatury badanego obiektu.for the detector in the form of a CaF2 matrix doped with 0.1% Mn ²⁺ , the first beam of laser radiation λ ^ with a wavelength in the range of 500-550 nm is used, and the second laser beam λnres with a wavelength in the range of 400-450 nm, then the change of the emission intensity of the band characteristic for the Mn ²⁺ ion is analyzed by determining the Δ parameter for the calibration curve and for the tested object, and then the temperature value of the tested object is determined.

Do tej pory znane w literaturze rozwiązania bazowały na wykorzystaniu do pomiaru temperatury stosunku pasm jednego bądź kilku lantanowców. Sposób odczytu temperatury obiektów według wynalazku pozwala na uproszczenie procedury pomiaru temperatury, a tym samym wykorzystanie mniej skomplikowanej aparatury pomiarowej poprzez zastosowanie tylko jednego fotodetektora (fotodiody lub fotopowielacza w przypadku pomiaru punktowego, lub kamery CCD/CMOS/EM-CMOS w przypadku mapowania 2D temperatury), co przekłada się na zoptymalizowanie kosztów pomiaru. Ponadto zastosowanie dwóch różnych długości fali wzbudzenia emisji jest równocześnie znacznie prostsze do uzyskania z punktu widzenia technologii pomiaru.So far, the solutions known in the literature were based on the use of the ratio of bands of one or several lanthanides to measure the temperature. The method of reading the temperature of objects according to the invention allows for the simplification of the temperature measurement procedure, and thus the use of less complicated measuring equipment by using only one photodetector (photodiode or photomultiplier in the case of point measurement, or CCD / CMOS / EM-CMOS camera in the case of 2D temperature mapping) , which translates into the optimization of measurement costs. Moreover, the use of two different emission excitation wavelengths is simultaneously much easier to obtain from the point of view of the measurement technology.

Sposób według wynalazku pozwala zatem na wyeliminowanie konieczności wykorzystywania różnych zakresów spektralnych do odczytu temperatury wiążącej się z koniecznością stosowania filtrów optycznych.Thus, the method according to the invention eliminates the need to use different spectral ranges for reading the temperature, which requires the use of optical filters.

Pierwszym etapem pomiaru jest wykonanie krzywej kalibracyjnej, pozwalającej na określenie w jaki sposób zmienia się parametr Δ w funkcji temperatury. Zmiana wartości parametru Δ jest związana z wartością temperatury. Poprzez wyznaczenie parametru Δ dla badanego obiektu i jego porównanie z wartością dla pomiaru kalibracyjnego możliwy jest odczyt temperatury.The first step of the measurement is to prepare a calibration curve that allows to determine how the Δ parameter changes as a function of temperature. The change in the value of the parameter Δ is related to the temperature value. By determining the Δ parameter for the tested object and its comparison with the value for the calibration measurement, it is possible to read the temperature.

Bibliografia [1] A. Cadiau, C.D.S. Brites, P.M.F.J. Costa, R.A.S. Ferreira, J. Rocha, L.D. Carlos, Ratiometric Nanothermometer Based on an Emissive Ln(3+)-Organic Framework, Acs Nano, 7(2013) 7213-8.Bibliography [1] A. Cadiau, C.D.S. Brites, P.M.F.J. Costa, R.A.S. Ferreira, J. Roch, L.D. Carlos, Ratiometric Nanothermometer Based on an Emissive Ln (3 +) - Organic Framework, Acs Nano, 7 (2013) 7213-8.

[2] C.D.S. Brites, P.P. Lima, N.J.O. Silva, A. Millan, V.S. Amaral, F. Palacio, et al., Ratiometric highly sensitive luminescent nanothermometers working in the room temperature range. Applications to heat propagation in nanofluids, Nanoscale, 5(2013) 7572-80.[2] C.D.S. Brites, P.P. Lima, N.J.O. Silva, A. Millan, V.S. Amaral, F. Palacio, et al., Ratiometric highly sensitive luminescent nanothermometers working in the room temperature range. Applications to heat propagation in nanofluids, Nanoscale, 5 (2013) 7572-80.

[3] C. Brites, P. Pereira, N. Joao, A. Milian, V. Amaral, F. Palacio, et al., Organic-Inorganic Eu3+/Tb3+ codoped hybrid films for temperature mapping in integrated circuits, Frontiers in Chemistry, 1(2013).[3] C. Brites, P. Pereira, N. Joao, A. Milian, V. Amaral, F. Palacio, et al., Organic-Inorganic Eu3 + / Tb3 + codoped hybrid films for temperature mapping in integrated circuits, Frontiers in Chemistry , 1 (2013).

[4] M. Ren, C.D.S. Brites, S.S. Bao, R.A.S. Ferreira, L.M. Zheng, L.D. Carlos, A cryogenic luminescent ratiometric thermometer based on a lanthanide phosphonate dimer, J Mater Chem C, 3(2015) 8480-4.[4] M. Ren, C.D.S. Brites, S.S. Bao, R.A.S. Ferreira, L.M. Zheng, L.D. Carlos, A cryogenic luminescent ratiometric thermometer based on a lanthanide phosphonate dimer, J Mater Chem C, 3 (2015) 8480-4.

[5] D. Zhao, X.T. Rao, J.C. Yu, Y.J. Cui, Y. Yang, G.D. Qian, Design and Synthesis of an MOF Thermometer with High Sensitivity in the Physiological Temperature Range, Inorg Chem, 54(2015) 11193-9.[5] D. Zhao, X.T. Rao, J.C. Yu, Y.J. Cui, Y. Yang, G.D. Qian, Design and Synthesis of an MOF Thermometer with High Sensitivity in the Physiological Temperature Range, Inorg Chem, 54 (2015) 11193-9.

[6] X. Liu, S. Akerboom, M. de Jong, I. Mutikainen, S. Tanase, A. Meijerink, et al., Mixed-Lanthanoid Metal-Organic Framework for Ratiometric Cryogenic Temperature Sensing, Inorg Chem, 54(2015) 11323-9.[6] X. Liu, S. Akerboom, M. de Jong, I. Mutikainen, S. Tanase, A. Meijerink, et al., Mixed-Lanthanoid Metal-Organic Framework for Ratiometric Cryogenic Temperature Sensing, Inorg Chem, 54 ( 2015) 11323-9.

[7] S.S. Zhou, K.M. Deng, X.T. Wei, G.C. Jiang, C.K. Duan, Y.H. Chen, et al., Upconversion luminescence of NaYF4: Yb3+, Er3+ for temperature sensing, Opt Commun, 291(2013) 138-42.[7] S.S. Zhou, K.M. Deng, X.T. Wei, G.C. Jiang, C.K. Duan, Y.H. Chen, et al., Upconversion luminescence of NaYF4: Yb3 +, Er3 + for temperature sensing, Opt Commun, 291 (2013) 138-42.

[8] B. Dong, B.S. Cao, Y.Y. He, Z. Liu, Z.P. Li, Z.Q. Feng, Temperature Sensing and In Vivo Imaging by Molybdenum Sensitized Visible Upconversion Luminescence of Rare-Earth Oxides, Adv Mater, 24(2012) 1987-93.[8] B. Dong, B.S. Cao, Y.Y. He, Z. Liu, Z.P. Li, Z.Q. Feng, Temperature Sensing and In Vivo Imaging by Molybdenum Sensitized Visible Upconversion Luminescence of Rare-Earth Oxides, Adv Mater, 24 (2012) 1987-93.

[9] D.T. Klier, M.U. Kumke, Upconversion Luminescence Properties of NaYF4:Yb:Er Nanoparticles Codoped with Gd3+, J Phys Chem C, 119(2015) 3363-73.[9] D.T. Klier, M.U. Kumke, Upconversion Luminescence Properties of NaYF4: Yb: Er Nanoparticles Codoped with Gd3 +, J Phys Chem C, 119 (2015) 3363-73.

PL 233 598 B1 [10] M.L. Debasu, D. Ananias, I. Pastoriza-Santos, L.M. Liz-Marzan, J. Rocha, L.D. Carlos, All-In-One Optical Heater-Thermometer Nanoplatform Operative From 300 to 2000 K Based on Er3+ Emission and Blackbody Radiation, Adv Mater, 25(2013) 4868-74.PL 233 598 B1 [10] M.L. Debasu, D. Ananias, I. Pastoriza-Santos, L.M. Liz-Marzan, J. Rocha, L.D. Carlos, All-In-One Optical Heater-Thermometer Nanoplatform Operative From 300 to 2000 K Based on Er3 + Emission and Blackbody Radiation, Adv Mater, 25 (2013) 4868-74.

[11] B. Dong, D.P. Liu, X.J. Wang, T. Yang, S.M. Miao, C.R. Li, Optical thermometry through infrared excited green upconversion emissions in Er3+-Yb3+ codoped Al203, Appl Phys Lett, 90(2007).[11] B. Dong, D.P. Liu, X.J. Wang, T. Yang, S.M. Miao, C.R. Li, Optical thermometry through infrared excited green upconversion emissions in Er3 + -Yb3 + codoped Al203, Appl Phys Lett, 90 (2007).

[12] P. Du, L.H. Luo, W.P. Li, Q.Y. Yue, Upconversion emission in Er-doped and Er/Yb-codoped ferroelectric Na0.5Bi0.5TiO3 and its temperature sensing application, J Appl Phys, 116(2014).[12] P. Du, L.H. Luo, W.P. Li, Q.Y. Yue, Upconversion emission in Er-doped and Er / Yb-codoped ferroelectric Na0.5Bi0.5TiO3 and its temperature sensing application, J Appl Phys, 116 (2014).

[13] L.L. Fu, G.F. Liu, X.X. Yang, Z.L. Fu, Y.M. Yang, Up-conversion luminescent properties and optical thermometry of LaMgAl11O19: Yb3+/Er3+ phosphors, Ceram Int, 41(2015) 14064-9.[13] L.L. Fu, G.F. Liu, X.X. Yang, Z.L. Fu, Y.M. Yang, Up-conversion luminescent properties and optical thermometry of LaMgAl11O19: Yb3 + / Er3 + phosphors, Ceram Int, 41 (2015) 14064-9.

[14] T.V. Gavrilovic, D.J. Jovanovic, V. Lojpur, M.D. Dramicanin, Multifunctional Eu3+- and Er3+/Yb3+-doped GdVO4 nanoparticles synthesized by reverse micelle method, Sci Rep-Uk, 4(2014).[14] T.V. Gavrilovic, D.J. Jovanovic, V. Lojpur, M.D. Dramicanin, Multifunctional Eu3 + - and Er3 + / Yb3 + -doped GdVO4 nanoparticles synthesized by reverse micelle method, Sci Rep-Uk, 4 (2014).

[15] D. He, C.F. Guo, S. Jiang, N.M. Zhang, C.K. Duan, M. Yin, et al., Optical temperature sensing properties of Yb3+-Er3+ co-doped NaLnTiO(4) (Ln = Gd, Y) up-conversion phosphors, Rsc Adv, 5(2015) 1385-90.[15] D. He, C.F. Guo, S. Jiang, N.M. Zhang, C.K. Duan, M. Yin, et al., Optical temperature sensing properties of Yb3 + -Er3 + co-doped NaLnTiO (4) (Ln = Gd, Y) up-conversion phosphors, Rsc Adv, 5 (2015) 1385-90.

[16] F. Huang, Y. Gao, J.C. Zhou, J. Xua, Y.S. Wang, Yb3+/Er3+ co-doped CaMoO4: a promising green upconversion phosphor for optical temperature sensing, J Alloy Compd, 639(2015) 325-9.[16] F. Huang, Y. Gao, J.C. Zhou, J. Xua, Y.S. Wang, Yb3 + / Er3 + co-doped CaMoO4: a promising green upconversion phosphor for optical temperature sensing, J Alloy Compd, 639 (2015) 325-9.

[17] M.A.R.C. Alencar, G.S. Maciel, C.B. de Araujo, A. Patra, Er3+-doped BaTiO3 nanocrystals for thermometry: Influence of nanoenvironment on the sensitivity of a fluorescence based temperature sensor, Applied Physics Letters, 84(2004) 4753-5.[17] M.A.R.C. Alencar, G.S. Maciel, C.B. de Araujo, A. Patra, Er3 + -doped BaTiO3 nanocrystals for thermometry: Influence of nanoenvironment on the sensitivity of a fluorescence based temperature sensor, Applied Physics Letters, 84 (2004) 4753-5.

[18] J.K. Cao, X.M. Li, Z.X. Wang, Y.L. Wei, L.P. Chen, H. Guo, Optical thermometry based on up-conversion luminescence behavior of self-crystallized K3YF6:Er3+ glass ceramics, Sensor Actuat B-Chem, 224(2016) 507-13.[18] J.K. Cao, X.M. Li, Z.X. Wang, Y.L. Wei, L.P. Chen, H. Guo, Optical thermometry based on up-conversion luminescence behavior of self-crystallized K3YF6: Er3 + glass ceramics, Sensor Actuat B-Chem, 224 (2016) 507-13.

[19] R. Dey, V.K. Rai, Yb3+ sensitized Er3+ doped La2O3 phosphor in temperature sensors and display devices, Dalton T, 43(2014) 111-8.[19] R. Dey, V.K. Rai, Yb3 + sensitized Er3 + doped La2O3 phosphor in temperature sensors and display devices, Dalton T, 43 (2014) 111-8.

[20] S.F. Leon-Luis, U.R. Rodriguez-Mendoza, E. Lalla, V. Lavin, Temperature sensor based on the Er3+ green upconverted emission in a fluorotellurite glass, Sensor Actuat B-Chem, 158(2011) 208-13.[20] S.F. Leon-Luis, U.R. Rodriguez-Mendoza, E. Lalla, V. Lavin, Temperature sensor based on the Er3 + green upconverted emission in a fluorotellurite glass, Sensor Actuat B-Chem, 158 (2011) 208-13.

[21] D. Wawrzynczyk, A. Bednarkiewicz, M. Nyk, W. Strek, M. Samoc, Neodymium(III) doped fluoride nanoparticles as non-contact optical temperature sensors, Nanoscale, 4(2012) 6959-61.[21] D. Wawrzynczyk, A. Bednarkiewicz, M. Nyk, W. Strek, M. Samoc, Neodymium (III) doped fluoride nanoparticles as non-contact optical temperature sensors, Nanoscale, 4 (2012) 6959-61.

[22] A. Benayas, B. del Rosal, A. Perez-Delgado, K. Santacruz-Gomez, D. Jaque, G.A. Hirata, et al., Nd:YAG Near-Infrared Luminescent Nanothermometers, Adv Opt Mater, 3(2015) 687-94.[22] A. Benayas, B. del Rosal, A. Perez-Delgado, K. Santacruz-Gomez, D. Jaque, G.A. Hirata, et al., Nd: YAG Near-Infrared Luminescent Nanothermometers, Adv Opt Mater, 3 (2015) 687-94.

[23] U. Rocha, C. Jacinto, W.F. Silva, I. Guedes, A. Benayas, L.M. Maestro, et al., Subtissue Thermal Sensing Based on Neodymium-Doped LaF3 Nanoparticles, Acs Nano, 7(2013) 1188-99.[23] U. Rocha, C. Jacinto, W.F. Silva, I. Guedes, A. Benayas, L.M. Maestro, et al., Subtissue Thermal Sensing Based on Neodymium-Doped LaF3 Nanoparticles, Acs Nano, 7 (2013) 1188-99.

[24] L. Marciniak, M. Stefanski, R. Tomala, D. Hreniak, W. Strek, Synthesis and up-conversion luminescence of Er3+ and Yb3+ codoped nanocrystalline tetra- (KLaP4O12) and pentaphosphates (LaP5O14), The Journal of Chemical Physics, 143(2015) 094701.[24] L. Marciniak, M. Stefanski, R. Tomala, D. Hreniak, W. Strek, Synthesis and up-conversion luminescence of Er3 + and Yb3 + codoped nanocrystalline tetra- (KLaP4O12) and pentaphosphates (LaP5O14), The Journal of Chemical Physics, 143 (2015) 094701.

[25] L. Marciniak, K. Prorok, L. Frances-Soriano, J. Perez-Prieto, A. Bednarkiewicz, A broadening temperature sensitivity range with a core-shell YbEr@YbNd double ratiometric optical nanothermometer, Nanoscale, 8(2016) 5037-42.[25] L. Marciniak, K. Prorok, L. Frances-Soriano, J. Perez-Prieto, A. Bednarkiewicz, A broadening temperature sensitivity range with a core-shell YbEr @ YbNd double ratiometric optical nanothermometer, Nanoscale, 8 (2016 ) 5037-42.

[26] L. Marciniak, A. Bednarkiewicz, J. Drabik, K. Trejgis, W. Strek, Optimization of highly sensitive YAG:Cr3+,Nd3+ nanocrystal-based luminescent thermometer operating in an optical window of biological tissues, Physical Chemistry Chemical Physics, 19(2017) 7343-51.[26] L. Marciniak, A. Bednarkiewicz, J. Drabik, K. Trejgis, W. Strek, Optimization of highly sensitive YAG: Cr3 +, Nd3 + nanocrystal-based luminescent thermometer operating in an optical window of biological tissues, Physical Chemistry Chemical Physics , 19 (2017) 7343-51.

[27] L. Marciniak, A. Bednarkiewicz, Nanocrystalline NIR-to-NIR luminescent thermometer based on Cr3+,Yb3+ emission, Sensors and Actuators B: Chemical, 243(2017) 388-93.[27] L. Marciniak, A. Bednarkiewicz, Nanocrystalline NIR-to-NIR luminescent thermometer based on Cr3 +, Yb3 + emission, Sensors and Actuators B: Chemical, 243 (2017) 388-93.

[28] L. Marciniak, A. Bednarkiewicz, W. Strek, The impact of nanocrystals size on luminescent properties and thermometry capabilities of Cr, Nd doped nanophosphors, Sensors and Actuators B: Chemical, 238(2017) 381-6.[28] L. Marciniak, A. Bednarkiewicz, W. Strek, The impact of nanocrystals size on luminescent properties and thermometry capabilities of Cr, Nd doped nanophosphors, Sensors and Actuators B: Chemical, 238 (2017) 381-6.

[29] L. Marciniak, A. Bednarkiewicz, D. Kowalska, W. Strek, A new generation of highly sensitive luminescent thermometers operating in the optical window of biological tissues, Journal of Materials Chemistry C, 4(2016) 5559-63.[29] L. Marciniak, A. Bednarkiewicz, D. Kowalska, W. Strek, A new generation of highly sensitive luminescent thermometers operating in the optical window of biological tissues, Journal of Materials Chemistry C, 4 (2016) 5559-63.

PL 233 598 Β1PL 233 598 Β1

Wynalazek przedstawiono bliżej w przykładach wykonania, które nie ograniczają jego zakresu.The invention is illustrated in more detail in non-limiting examples.

Przykład 1Example 1

Element detekcyjny luminescencyjnego detektora temperatury stanowił luminofor LiLaP₄Oi2 domieszkowany jonami 1% Cr³⁺. Za pomocą spektrometru luminescencyjnego przeprowadzono pomiar intensywności emisji luminoforu dla pasma 700 nm pochodzącego od jonu Cr³⁺ przy wzbudzeniu pierwszą wiązką promieniowania laserowego o długości fali 650 nm, a następnie drugą wiązką promieniowania laserowego o długości fali 550 nm.The detector element of the luminescent temperature detector was a LiLaP ₄ Oi2 phosphor doped with 1% Cr ³⁺ ions. Using a luminescence spectrometer, the intensity of the phosphor emission was measured for the 700 nm band from the Cr ³⁺ ion with excitation with the first laser beam with a wavelength of 650 nm, and then with a second laser beam with a wavelength of 550 nm.

Do wyznaczenia krzywej kalibracyjnej przeprowadzono pomiar zmian intensywności emisji luminoforu w postaci układu koloidalnego 0,1 g proszku rozdyspergowanego w 5 ml soli fizjologicznej w zakresie temperatur 10-60°C (co 5°C) wyznaczając parametr zależny od temperatury parametr Δ. Następnie przeprowadzono pomiar obiektu. W tym celu zawiesinę luminoforu dodano do zawiesiny komórek kostniaka U2OS. Następnie przeprowadzono pomiar intensywności emisji luminoforu dla pasma 700 nm pochodzącego od jonu Cr³⁺ przy wzbudzeniu pierwszą wiązką promieniowania laserowego o długości fali 650 nm, a następnie drugą wiązką promieniowania laserowego o długości fali 550 nm, po czym wyznaczono parametr Δ dla badanego obiektu. Odczyt temperatury badanego obiektu nastąpił poprzez odniesienie parametru Δ z krzywej kalibracyjnej do wartości temperatury.To determine the calibration curve, the changes in the intensity of the phosphor emission in the form of a colloidal system were measured. 0.1 g of powder dispersed in 5 ml of physiological saline in the temperature range of 10-60 ° C (every 5 ° C) was performed, determining the parameter dependent on temperature, parameter Δ. Then the object was measured. For this purpose, the phosphor suspension was added to the U2OS osteoma cell suspension. Then, the intensity of phosphor emission was measured for the 700 nm band coming from the Cr ³⁺ ion when excited with the first laser beam with a wavelength of 650 nm, and then with the second laser beam with a wavelength of 550 nm, and the Δ parameter for the tested object was determined. The temperature of the tested object was read by relating the Δ parameter from the calibration curve to the temperature value.

Wartość [jednostka] Value [unit] ^res ^ res 550 nm 550 nm λ-nres λ-nres 650 nm 650 nm Ires [jednostki umowne] Ires [notional units] 250 j.u. 250 units Lres [jednostki umowne] Lres [contractual units] 30j.u. 30j.u. Δ Δ 7.3 7.3 T T. 39°C 39 ° C

Przykład 2Example 2

Element detekcyjny luminescencyjnego detektora temperatury stanowił luminofor LiLaP₄Oi2 domieszkowany jonami 1% Ti³⁺. Wykonano pomiar krzywej kalibracyjnej polegający na odczycie zmian parametru Δ w zakresie temperatur 10-70°C.The detector element of the luminescent temperature detector was a LiLaP ₄ Oi2 phosphor doped with 1% Ti ³⁺ ions. The calibration curve was measured by reading the changes in the Δ parameter in the temperature range of 10-70 ° C.

Dokonano pomiaru widma emisji luminoforu, na którym osadzono komórki mysich makrofagów J774.E i analizę zmiany intensywności pasma 550 nm pochodzącego od jonu Ti³⁺ przy wzbudzeniu wiązką promieniowania laserowego długości fali 400 nm a następnie wiązką promieniowania o długości fali 350 nm. Dokonano odczytu temperatury komórek mysich makrofagów J774.E poprzez porównanie zmiany wartości parametru Δ z wartościami krzywej kalibracyjnej.The phosphor emission spectrum on which the J774.E mouse macrophage cells were deposited was measured and the change in the intensity of the 550 nm band derived from the Ti ³⁺ ion was analyzed when excited with a 400 nm laser beam followed by a 350 nm radiation beam. The cell temperature of J774.E murine macrophage cells was read by comparing the change in parameter Δ with the values of the calibration curve.

Przykład 3Example 3

Element detekcyjny luminescencyjnego detektora temperatury stanowił luminofor Y2O3 domieszkowany jonami 0,5% Ti³⁺. Wykonano pomiar krzywej kalibracyjnej polegający na odczycie zmian parametru Δ w zakresie temperatur 30-600°C.The detector element of the luminescent temperature detector was a Y2O3 phosphor doped with 0.5% Ti ³⁺ ions. The calibration curve was measured by reading changes in the Δ parameter in the temperature range of 30-600 ° C.

Dokonano pomiaru widma emisji luminoforu, osadzonego na pokrywie kotła grzewczego i analizę zmiany intensywności pasma 750 nm pochodzącego od jonu Ti³⁺ przy wzbudzeniu wiązką promieniowania laserowego długości fali 500 nm a następnie wiązką promieniowania o długości fali 400 nm. Dokonano odczytu temperatury pokrywy kotła grzewczego poprzez porównanie zmiany wartości parametru Δ z wartościami krzywej kalibracyjnej.The phosphor emission spectrum deposited on the cover of the heating boiler was measured and the change in the intensity of the 750 nm band derived from the Ti ³⁺ ion was analyzed when excited with a laser beam of 500 nm wavelength and then with a radiation beam of 400 nm. The temperature of the heating boiler cover was read by comparing the change in the value of the Δ parameter with the values of the calibration curve.

PL 233 598 Β1PL 233 598 Β1

Przykład 4Example 4

Element detekcyjny luminescencyjnego detektora temperatury stanowił luminofor CaF2 domieszkowanego jonami 0,1% Mn²⁺. Wykonano pomiar krzywej kalibracyjnej polegający na odczycie zmian parametru Δ w zakresie temperatur 50-500°C.The detector element of the luminescent temperature detector was CaF2 phosphor doped with 0.1% Mn ²⁺ ions. The calibration curve was measured by reading changes in the Δ parameter in the temperature range of 50-500 ° C.

Dokonano pomiaru widma emisji luminoforu, osadzonego na płycie grzewczej i analizę zmiany intensywności pasma 550 nm pochodzącego od jonu Mn²⁺ przy wzbudzeniu wiązką promieniowania laserowego długości fali 400 nm a następnie wiązką promieniowania o długości fali 500 nm. Dokonano odczytu temperatury płyty grzewczej poprzez porównanie zmiany wartości parametru Δ z wartościami krzywej kalibracyjnej.The phosphor emission spectrum deposited on the heating plate was measured and the intensity change of the 550 nm band from the Mn ²⁺ ion was analyzed when excited with a 400 nm laser beam and then a 500 nm radiation beam. The temperature of the heating plate was read by comparing the changes in the value of the Δ parameter with the values of the calibration curve.

Przykład 5Example 5

Element detekcyjny luminescencyjnego detektora temperatury stanowił luminofor Y3AI5O12 domieszkowanego jonami 0,1% Mn⁴⁺. Wykonano pomiar krzywej kalibracyjnej polegający na odczycie zmian parametru Δ w zakresie temperatur 10-200°C.The detector element of the luminescent temperature detector was the phosphor Y3AI5O12 doped with 0.1% Mn ⁴⁺ ions. The calibration curve was measured by reading the changes in the Δ parameter in the temperature range 10-200 ° C.

Dokonano pomiaru widma emisji luminoforu, osadzonego na procesorze komputera i analizę zmiany intensywności pasma 600 nm pochodzącego od jonu Mn⁴⁺ przy wzbudzeniu wiązką promieniowania laserowego długości fali 550 nm a następnie wiązką promieniowania o długości fali 420 nm. Dokonano odczytu temperatury procesora komputera poprzez porównanie zmiany wartości parametru Δ z wartościami krzywej kalibracyjnej.The phosphor emission spectrum deposited on the computer processor was measured and the change in the intensity of the 600 nm band coming from the Mn ⁴⁺ ion was analyzed when excited with a laser beam of 550 nm wavelength and then with a radiation beam of 420 nm. The computer processor temperature was read by comparing the changes in the value of the Δ parameter with the values of the calibration curve.

Przykład 6Example 6

Element detekcyjny luminescencyjnego detektora temperatury stanowił luminofor Y3AI5O12 domieszkowanego jonami 0,5% Cr³⁺. Wykonano pomiar krzywej kalibracyjnej polegający na odczycie zmian parametru Δ w zakresie temperatur 30-150°C.The detector element of the luminescent temperature detector was a Y3AI5O12 phosphor doped with 0.5% Cr ³⁺ ions. The calibration curve was measured by reading changes in the Δ parameter in the temperature range 30-150 ° C.

Dokonano pomiaru widma emisji luminoforu, na którym umieszczono drut miedziany i analizę zmiany intensywności pasma 720 nm pochodzącego od jonu Cr³⁺ przy wzbudzeniu wiązką promieniowania laserowego długości fali 550 nm a następnie wiązką promieniowania o długości fali 625 nm. Dokonano odczytu temperatury drutu miedzianego poprzez porównanie zmiany wartości parametru Δ z wartościami krzywej kalibracyjnej.The phosphor emission spectrum, on which the copper wire was placed, was measured and the analysis of the change in the intensity of the 720 nm band originating from the Cr ³⁺ ion with excitation with a laser beam of 550 nm wavelength and then with a radiation beam of 625 nm. The temperature of the copper wire was read by comparing the changes in the value of the Δ parameter with the values of the calibration curve.

Claims

Patent claims

1. A method of contactless measuring the temperature of the optical analysis relies on the rate of change in emission intensity detector forming material doped with transition metal ions, characterized in that the detector is excited by the first laser beam _re k s, the length of which is matched to the difference between the energy levels of the excited electron and a basic for the transition metal ion of the detector material and the emission intensity of the emission band I _re s is measured, then the detector is excited with the second laser beam X _nr es, the length of which does not match the energy difference between the excited and fundamental electron levels for the transition metal ion of the detector material and the emission intensity of the emission band l _nre s is measured by determining the temperature-dependent parameter Δ, preferably using the relationship determined by the formulas 1-4