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Estudos de íons de terras raras em matrizes vítreas para aplicações em termometria óptica

Accurate temperature monitoring allows to know and to control many processes from a wide variety of technological areas. Temperature sensors use of physical properties changes to provide thermal system information. It can be classified as Thermocouples; Resistance thermometers; Thermistors; Silicon...

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Autor principal:	Bernardino, Filippe de Carvalho
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2018
Assuntos:	Terras-raras Vidro Fotoluminescência Termômetros e termometria Earths, Rare Glass Photoluminescencia Temperature measurements CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Materiais
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3761
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spelling	riut-1-37612018-12-22T05:01:29Z Estudos de íons de terras raras em matrizes vítreas para aplicações em termometria óptica Study of rare earth ions in vitreous matrices for applications in optical thermometry Bernardino, Filippe de Carvalho Lourenço, Sidney Alves http://lattes.cnpq.br/7520975750843970 Lourenço, Sidney Alves Andrade, Acácio Aparecido Silva, Marco Aurélio Toledo da Terras-raras Vidro Fotoluminescência Termômetros e termometria Earths, Rare Glass Photoluminescencia Temperature measurements CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Materiais Accurate temperature monitoring allows to know and to control many processes from a wide variety of technological areas. Temperature sensors use of physical properties changes to provide thermal system information. It can be classified as Thermocouples; Resistance thermometers; Thermistors; Silicon sensors and Optical or radiation thermometers. Optical thermometers have been widely used due to the need for sensing with high resolution and wide working ranges. These have high sensitivity beyond no need contact with the monitored body. These features enable optical thermometers to be useful in medical, biological applications or in applications requiring high wear resistance. Studies of vitreous matrices doped TR shown excellent results in optical thermometry, especially when it applied together with the Fluorescence Intensity Ratio (FIR) technique of thermally coupled energy levels. This technique allows the monitoring of the temperature reducing considerably electromagnetic interferences of the system or oscillations coming from the sensor radiative emissions. This work carried out a study of the optical properties of borosilicate and phosphate vitreous matrices doped with concentrations of 0.5w%, 1.0w% and 3.0w% of Eu3+ and Er3+ ions, as a function of temperature. It was observed that matrices with greater asymmetry degree, presented better results of thermal sensitivity. The thermally coupled levels studied were 2S3/2 and 2H11/2 and show better values of relative sensitivity to matrices with lower Er3+ concentrations with values close to 4.47 %K-1 for SBP, indicating that the reabsorption process, due to íons proximity, influences negatively on the thermometric characteristics. For phosphate doped with 1.0% Er3+ show a 5.31 %K-1 thermal sensitivity value. For Eu3+ doped matrices glasses, tested in the biological temperature ranges, the fluorescences involving 5D0 → 4F2 (700 nm) heat-coupled energy levels under excitation at 576 nm and 614 nm were studied. For the doped SBP matrices with higher concentration of ions, wa found a values of 1.29% K-1 of sensitivity and the value of 1.25% K-1 were present for the sample of phosphate matrix doped 1.0% Eu3+. The higher degree of covalence and symmetry between the ions, reduces the sensitivity values. O monitoramento preciso da temperatura permite conhecer e controlar inúmeros processos das mais variadas áreas tecnológicas. Sensores de temperatura utilizam da mudança de suas propriedades físicas, para fornecer informações térmicas do sistema. Estes sensores podem ser classificados como Termopares; Termômetros de resistência; Termistores; Sensores de silício e Termômetros ópticos ou de radiação. Termômetros ópticos tem sido amplamente utilizados devido as necessidades de um sensoriamento com alta resolução e largas faixas de trabalho. Estes apresentam elevada sensibilidade além da não necessidade de contato com o corpo a ser monitorado. Essas características permitem que os termômetros ópticos possam ser úteis em aplicações médicas, biológicas ou em aplicações que exijam materiais com alta resistência ao desgaste. Estudos de matrizes vítreas dopadas com íons de TR dopados, vem apresentando excelentes resultados em termometria óptica, principalmente quando aplicados junto a técnica da razão entre as Intensidade da Fluorescência (FIR) de níveis energéticos termicamente acoplados. Esta técnica permite o monitoramento da temperatura reduzindo consideravelmente imprecisões de medidas ocasionadas por interferências eletromagnética ou oscilações provenientes das emissões radiativas do sensor. Neste trabalho foi realizado um estudo das propriedades ópticas de íons de Eu3+ e Er3+, inseridos em matrizes vítreas de chumbo-borossilicato (SBP) e fosfato, em concentrações de 0,5%, 1,0% e 3,0%, em função da temperatura. Foi possível observar que matrizes com maior grau de assimetria, apresentaram melhores resultados de sensitividade térmica. Os níveis termicamente acoplados estudados foram os 2S3/2 e 2H11/2 e apresentaram melhores valores de sensitividade relativa as matrizes com concentrações mais baixas de Er3+, com valores próximos de 4,47 %K-1 para SBP, indicando que o processo de reabsorção, proveniente da maior proximidade entre os íons, influencia negativamente nas características termométricas. Valores de 5,31 %K-1 foram encontrados para o vidro de fosfato dopado com 1,0% de Er-1. Para os vidros dopados com Eu3+, estudados nas faixas de temperatura biológicas, foi avaliado as fluorescências envolvendo os níveis de energia termicamente acoplados 5D0 → 4F2 (700 nm) sub excitação em 576 nm e 614 nm. Para as matrizes de SBP dopadas com maior concentração dos íons apresentaram valores de 1,63 %K-1 e 1,25 %K-1 para amostra de 1,0% de Eu3+ na matriz fosfato, Foi identificado que o maior grau de covalência e simetria entre os íons, para as amostras de matriz fosfato reduz os valores de sensitividade. 2018-12-21T18:48:20Z 2018-12-21T18:48:20Z 2018-10-29 masterThesis BERNARDINO, Filippe de Carvalho. 2018. 93 f. Estudos de íons de terras raras em matrizes vítreas para aplicações em termometria óptica. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2018 http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3761 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Londrina Brasil Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais UTFPR
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description	Accurate temperature monitoring allows to know and to control many processes from a wide variety of technological areas. Temperature sensors use of physical properties changes to provide thermal system information. It can be classified as Thermocouples; Resistance thermometers; Thermistors; Silicon sensors and Optical or radiation thermometers. Optical thermometers have been widely used due to the need for sensing with high resolution and wide working ranges. These have high sensitivity beyond no need contact with the monitored body. These features enable optical thermometers to be useful in medical, biological applications or in applications requiring high wear resistance. Studies of vitreous matrices doped TR shown excellent results in optical thermometry, especially when it applied together with the Fluorescence Intensity Ratio (FIR) technique of thermally coupled energy levels. This technique allows the monitoring of the temperature reducing considerably electromagnetic interferences of the system or oscillations coming from the sensor radiative emissions. This work carried out a study of the optical properties of borosilicate and phosphate vitreous matrices doped with concentrations of 0.5w%, 1.0w% and 3.0w% of Eu3+ and Er3+ ions, as a function of temperature. It was observed that matrices with greater asymmetry degree, presented better results of thermal sensitivity. The thermally coupled levels studied were 2S3/2 and 2H11/2 and show better values of relative sensitivity to matrices with lower Er3+ concentrations with values close to 4.47 %K-1 for SBP, indicating that the reabsorption process, due to íons proximity, influences negatively on the thermometric characteristics. For phosphate doped with 1.0% Er3+ show a 5.31 %K-1 thermal sensitivity value. For Eu3+ doped matrices glasses, tested in the biological temperature ranges, the fluorescences involving 5D0 → 4F2 (700 nm) heat-coupled energy levels under excitation at 576 nm and 614 nm were studied. For the doped SBP matrices with higher concentration of ions, wa found a values of 1.29% K-1 of sensitivity and the value of 1.25% K-1 were present for the sample of phosphate matrix doped 1.0% Eu3+. The higher degree of covalence and symmetry between the ions, reduces the sensitivity values.
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Estudos de íons de terras raras em matrizes vítreas para aplicações em termometria óptica

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