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

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Bernardino, Filippe de Carvalho
• Orientador(a): Lourenço, Sidney Alves
• Banca de defesa: Lourenço, Sidney Alves, Andrade, Acácio Aparecido, Silva, Marco Aurélio Toledo da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Londrina
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Terras-raras; Vidro; Fotoluminescência; Termômetros e termometria; Earths, Rare; Glass; Photoluminescencia; Temperature measurements
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3761

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.