Способ определения температуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК П 9 я 5 6 01 К 11/20 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТВ 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Использование:ние температурына объекте контролствительный элеменла. Импульсныммикросекундного дего люминесценциюмени с момента возции до достижезначения ее интенсспектральном интерделяют искомую тЕ%32довательский институических проблем им Н.Красовский,Г,В,Шалаховскаяи Картавцев В.Ф, Цветомпературы. М.: Энергия,ельство ССС11/00, 1975. не меняется с температурои, что связа отсутствием в этой области процессов пературного тушения люминесценции пример, для соединений уран кристаллы которых можно испольэова качестве вещества датчика, постоянная мени затухания люминесценции явля практически постоянной величиной н ная с Т = 170 - 270 К в зависимости от со нения. При необходимости иэмере температуры в области ниже этих пред ных значений пользоваться известным собом практически невозможно.Цель изобретения - расширение ди зона измеряемых температур.Поставленная цель достигается тем по способу определения температуры, ключающемуся в импульсном воэбужде . люминесценции датчика, находящегос термическом контакте с обьектом, имп сами с длительностью, меньшей пост ной времени затухания вюминесцен датчика, измерении постоянной врем ре- ся ач ди- ий ь- очто зании я в ульоянции ени К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ(21) 4750157/10 (22) 16.10.89 (46) 30,08.92. Бюл (71) Н ауч но-и ссл прикладных фи А, Н.Савченко (72) В.Н,Бойков, А В.И.Покаташкин и (56) Абрамович Б.Г вые индикаторы т 1978, с,133,Авторское сви М. 479964, кл, С 0 Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для дистанционного измерения температуры.Известен способ измерения температуры объектов различной конфигурации путем измерения интенсивности люминесценции датчика, находящегося в термическом контакте с объектом, и последующего определения температуры по известному соотношению, связывающему температуру обьекта с интенсивностью люминесценции датчика.Известен также способ измерения температуры объектов, включающий импульсное возбуждение люминесценции датчика, находящегося в термическом контакте с объектом, и определение температуры по величине постоянной времени затухания. люминесценции датчика.При низких температурах (Т100 К) пользоваться таким способом для измерений невозможно, так как постоянная времени затухания люминесценции практически дистанционноеиэмереСущность изобретения; я размещают термочувт иэ соединения уранилазерным излучением иапазона возбуждают , Измеряют период вребуждения люминесценния максимального ивности в выделенном вале, по которому опремпературу. 4 ил.затухания люминесценции и определении температуры по значению этой величины, в качестве люминесцирующего вещества датчика используют ураниловые соединения, производят импульсное возбуждение люминесценции датчика излучением микросекундного диапазона, измеряют период времени с момента возбуждения люминесценции соединений уранила до достижения максимального значения интенсивности люминесценции в выделенном спектральном интервале и по величине этого периода определяют температуру обьекта.Предлагаемый способ отличается от известного тем, что вместо регистрации нескольких значений интенсивности излучения датчика в различные моменты времени после его импульсного возбуждения и определения:постоянной времени затухания люминесценции по полученным значениям предлагается измерять интервал времени с момента возбуждения люминесценции до достижения максимального значения интенсивности люминесценции в выделенном спектральном интервале, Температурная зависимость указанного интер-.вала времени получена экспериментально при исследовании кинетики свечения ураниловых соединений. Ураниловые соединения имеют несколько исходных для люминесценции уровней энергии, обладающих свойством взаимного обмена энергией электронного возбуждения, Наряду с перераспределением энергии электронного возбуждения с уровня высокочастотного на низлежащий уровень имеет место и обратный процесс переноса энергии вверх с нижнего уровня на более высокочастотный.Этот процесс зависит от температуры и влияет на характеристики кинетики люминесценции вещества,Данные по измерению кинетики свечения показывают, что при импульсном лазерном возбуждении люминесценции излучением микросекундного диапазона и измерении кинетики люминесценции в разных спектральных интервалах, соответствующих излучению с разных исходных уровней, более коротковолновая компонента спектра затухает по закону, близкому к экспоненциальному, а более длинноволновые в начале разгораются, а затем затухают с временами жизни, значительно превышающими время загухания коротковолновой компоненты, При возбуждении более низкочастотного уровня соответствующая длинноволновая компонента затухает по экспоненциальному закону. а более коротковолновые в начале разгораются, а затем затухают,Вид кинетических кривых данного вещества определяется его свойствами: расстоянием между исходными длялюминесценции уровнями, природой этих5 уровней, температурой. Экспериментальнопоказано, что, в частности, период временис момента возбуждения люминесценции додостижения максимального значения люминесценции в выделенном спектральном ин 10 тервале зависит от температуры; Этазависимость определяет сущность изобретения и обьясняется зависимостью от температуры процессов переноса энергиивверх с длинноволнового на более коротко 15 вол новый уро вен ь.На фиг, 1 изображена упрощенная схема уровней энергии молекулы люминесцирующего вещества, схема селективноговозбуждения, перераспределения энергии20 между уровнями и излучения с этих уровней;на фиг, 2 - кинетические кривые излученияаммонийуранилпропионата после возбуждения световым импульсом с длительностью1 мкс (1 - линия 475,1 нм (12048 см 1; 2 -25 475,4 нм(21034 см );3 - 475,6 нм (21026 см ))Т - 4,2 К); на фиг. 3 - кинетические кривыеизлучения натрийуранилацетата после возбуждения лазерными импульсами длительностью 2 мкс (1 - линия 21110 см30 2 - 21145 см" при лазерном возбуждении счастотой 21140 см; 3 - линия 21110 см;4 - 21145 см при лазерном возбуждении счастотой 21110 см; Т = 8 К); на фиг, 4 -градуировочные кривые, представляющие35 зависимость времени разгорания люминес.ценции с определанного уровня от температуры Т (1 - кривая получена для уровня21110 см натрийуранилацетата, возбуждаемого лазером с частотой 21140 см; 2 -40 кривая получена для уровня 21145 см натрийуранилацетата, возбуждаемого лазером с частотой 21110 см ),Способ осуществляют следующим образом,45 П р и м е р 1. В качестве люминесцирующего вещества датчика берут аммонийуранилпропионат в кристаллическом илиполикристаллическом состоянии и приводят в контакт с объектом измерения. Если50 люминесцирующее вещество имеется в виде поликристаллического порошка, то егопрессуют в таблетку и затем приводят в контакт с объектом. В молекуле вещества имеются три исходных для излучения уровня55 энергии: 21048, 21034, 21026 см . Возбуждают люминесценцию излучением импульсного перестраивазмсго лазера на красителеКумаринс плавной перестройкой частоты в диапазоне 465-510 нм, длительностью вспышки 2 мкс и полушириной полосы гене1758451 фи рации 3 см . Выбирают.из диапазона генерации частоту, соответствующую возбуждению коротковолнового уровня, т,е.21048 см, Выделяют спектральный интервал, соответствующий излучению с уровня 21026 см, с помощью монохроматора ДСФ(обратная линейная дисперсия при длине волны 450 нм 0,5 нм/мм). Измеряют время от начала импульса возбуждения до достижения максимальной интенсивности люминесценции с помощью измерителя временных интервалов тр = =0,5,и с и по градуировочной кривой 1 (фиг, 4) судят о температуре объекта. Т = 16 К,П р и м е р 2, В качестве люминесцирующего вещества берут натрийуранилацетат в кристаллическом или поликристаллическом состоянии и приводят в контакт с объектом измерения, В молекуле этого вещества выявлены три исходных для излучения уровня энергии: 21142, 21139, 21110 см . Возбуждаютлюминесценцию излучением импульсного лазера на красителе Кумаринс частотой, соответствующей возбуждению коротковолнового уровня, т.е. 21140 см Выделяют спектральный интервал, соответствующий излучению с уровня 21110 см, с помощью монохроматора ДФС. Измеряют время от начала импульса возбуждения до достижения максимальной интенсивности люминесценции в этом спектральном интервале тразг = 0,4 р с и по градуировочной кривой 2 (фиг. 4) судят о температуре объекта. Т = 10 К,П р и м е р 3, В качестве люминесцирующего вещества берут то же соединение, что указано в примере 2, Возбуждают его л юминесцен цию лазерной часто ой, соо 1- 5 ветствующей возбуждению длинноволнового уровня, т,е. 21110 см . Выделяют спектральный интервал, соответствующий излучению с уровня 21140 см, с помощью монохроматора. Измеряют время от нача ла импульса возбуждения до достижениямаксимальной интенсивности люминесценции в этом спектральном интервале. 7 разг = 0,2 р с и по градуировочной кривой 3(фиг, 4) судят о температуре объекта. Т= 15 =18 К. Формула изобретения Способ определения температуры,включающий приведение термочувстви тельного элемента в тепловой контакт собъектом и воздействие на термочувствительный элемент импульсным лазерным излучением микросекундного диапазона до возбуждения его люминесценции, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширениятемпературного диапазона, в качестве материала термочувствительного элемента используют соединения уранила, измеряют период времени с момента возбужде ния люминесценции соединений ураниладо достижения максимального значения интенсивности люминесценции в выделенном спектральном интервале и по величине этого периода оп ределяют температуру 35 объекта,1758451 едактор 4. Ога водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго Гагарина, 101 П Заказ 2991 ВНИИПИ Гос оставитель Г, Шалаховскаяехред М,Моргентал Корректор С, Патрушева Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5