【摘 要】
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新型的重金属氧化物玻璃具有声子能量低、稀土溶解度高、化学稳定性好和机械强度高等特点,是优异的上转换发光材料,在光学温度传感、光学存储、光纤通讯等领域具有广阔的应用前景。然而该类玻璃不含网络形成体,其玻璃形成能力较差,在制备中容易形核析晶,因此无法采用传统的高温熔融法制备块体的重金属氧化物玻璃。气悬浮技术可以不与器壁接触、抑制了熔体异质形核、可以使熔体获得深过冷以及实现快速凝固,是获得传统有容器方法
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新型的重金属氧化物玻璃具有声子能量低、稀土溶解度高、化学稳定性好和机械强度高等特点,是优异的上转换发光材料,在光学温度传感、光学存储、光纤通讯等领域具有广阔的应用前景。然而该类玻璃不含网络形成体,其玻璃形成能力较差,在制备中容易形核析晶,因此无法采用传统的高温熔融法制备块体的重金属氧化物玻璃。气悬浮技术可以不与器壁接触、抑制了熔体异质形核、可以使熔体获得深过冷以及实现快速凝固,是获得传统有容器方法难以制备的玻璃的有效手段,在开发新型氧化物玻璃中有着重要作用。本文利用气悬浮技术成功制备出了Er3+/Yb3+共掺杂的La2O3-Ti O2-Zr O2和Er3+/Yb3+共掺杂的La2O3-Ti O2-Ga2O3块体玻璃。本文围绕重金属氧化物玻璃的光谱性能、适用性以及光学温度传感特性等进行了研究。通过揭示玻璃的荧光温度特性,探讨玻璃实现宽范围、高灵敏光学测温可行性。研究结果将为光学温度传感领域的测温材料选择提供新思路。利用气悬浮技术制备出了Er3+/Yb3+共掺La2O3-Ti O2-Zr O2玻璃。详细地对玻璃的光谱性能进行研究,测定样品的折射率nd为2.30和在近红外波段透过率达到～75.46%。通过分析样品的荧光温度特性,在测温范围为298-498K时,获得最大相对灵敏度为1.47%K-1。另外,研究了样品在γ射线辐照不同时间后透过率及光学温度传感特性的变化。结果发现,透过率变化量很小（～5.68%）。同时不同辐照时间后样品的最大相对灵敏度分别为6.46×10-3K-1、6.28×10-3K-1和6.98×10-3K-1,说明样品辐照后仍然具有高的灵敏度,有望应用在强辐照环境下测温。另外,通过研究样品的耐腐蚀特性,发现样品刻蚀样品的质量变化很小并且样品的耐碱性能优于耐酸性能。结果对Er3+/Yb3+共掺La2O3-Ti O2-Zr O2玻璃在极端环境下的适用性和光学温度传感领域的应用具有参考价值。另外,通过气悬浮技术制备出了Er3+/Yb3+共掺La2O3-Ti O2-Ga2O3玻璃,研究不同Yb3+掺杂浓度样品的光学性能、热稳定性、力学性能以及测温灵敏度。测得样品折射率nd均大于2.20为高折射率玻璃。可见光波段样品最大透过率分别为72.99%、71.46%和65.94%,发现Yb3+掺杂不利于样品的透过率。所有样品的最大声子能量为～727 cm-1,为低声子能量玻璃体系,有利于获得较强的上转换发光。通过分析不同Yb3+掺杂样品的热学和力学性能,发现所有样品都具有较高的热稳定性（玻璃转变温度不低于750℃）和良好的力学性能（维氏硬度高于8.35 GPa）。通过分析Yb3+掺杂浓度为0.5、1.5的光学温度传感特性,在298K时得到最大相对灵敏度分别为8.90×10-3K-1、9.15×10-3K-1。研究结果证明Er3+/Yb3+共掺杂的La2O3-Ti O2-Ga2O3玻璃是潜在的光学温度传感领域的测温材料。综上所述,本文利用气悬浮技术制备重金属氧化物玻璃,得到结果表明该类玻璃具有良好的透过率、高的折射率以及良好的化学稳定性等优异的性能。研究了测温灵敏度,为重金属氧化物玻璃在光学温度传感领域实现测温提供参考。另外,阐明玻璃的极端环境（如强辐照）下的光学温度传感特性,为特种光学温度传感器的研制提供科学基础。
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