Termometria via razão de intensidade de luminescência e os fatores que determinam sua sensibilidade

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Faria, Walter José Gomes Juste
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Lantanídeos; Lanthanides; Luminescence; Luminescência; Sensibilidade; Sensitivity; Termometria; Thermometry
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-03072025-090531/

Este trabalho investiga sistematicamente sistemas vítreos dopados com íons terras raras para aplicações em termometria óptica baseada na técnica de razão de intensidade de luminescência (LIR). A pesquisa examina comparativamente duas matrizes: (1) vidros fluorofosfato dopados com Nd3+ e co-dopados com Nd3+/Yb3+ e (2) vidros tungstênio-fosfato co-dopados com Tb3+/Eu3+. Os vidros fluorofosfato dopados com Nd3+ apresentaram comportamento termométrico na faixa de 295-520 K, utilizando as razões entre as emissões dos estados termicamente acoplados 4F3/2, 4F5/2+2H9/2 e 4F7/2+2S3/2. A análise espectroscópica revelou excelente concordância com o modelo de Boltzmann, resultando em sensibilidades relativas de até 2% K-1 e incertezas mínimas de 0,4%. Estabeleceu-se correlação direta entre a razão Ω6/Ω4 e o desempenho termométrico. A co-dopagem desse sistema com Yb3+ introduziu complexidades devido aos processos de transferência de energia e elevou as incertezas para 4%. Em contrapartida, ambas as sensibilidades apresentaram aumento. No sistema tungstênio-fosfato Tb3+/Eu3+, observou-se comportamento termométrico entre 100-300 K, caracterizado por dependência não-linear em baixas temperaturas. A transferência de energia Tb3+ → Eu3+ mostrou-se predominantemente influenciada pela concentração relativa dos íons, atingindo eficiências de 40%. Os valores de ΔE obtidos (510-650 cm-1) sugerem mecanismo via população térmica do estado 7F1 do Eu3+. A investigação comparativa demonstrou que sistemas simples oferecem melhor desempenho termométrico devido à ausência de processos competitivos, estabelecendo diretrizes significativas para o desenvolvimento de novos materiais luminescentes com aplicações em sensoriamento térmico.