科研人员发明激光超灵敏温度传感器

    “温度计”能否由薄膜或微小（微米甚至纳米级）颗粒组成，在空间分辨率从厘米到微米的非常清晰的区域内实时工作，并能够在80开尔文（零下193°C）到750开尔文（750开尔文）的宽频带内以极高的灵敏度测量温度开尔文（476摄氏度）？答案是肯定的。

    近日，巴西圣保罗州的圣保罗大学（USP）和坎皮纳斯大学（UNICAMP）的研究人员在实验室里发明了这一装置。基本上，它是一个温度传感器，对物体的温度几乎没有任何影响。

    USP圣卡洛斯物理研究所的研究员、项目研究人员之一安东尼奥·里卡多·扎纳塔说：“由于该装置是光学的，因此有关物体温度的信息可以在它们之间没有直接物理接触的情况下获得。将激光束投射到传感器上并观察其响应就足够了，通过使用探测器测量传感器发出的光的波长，可以非常精确地确定物体的温度。”

    当被激光脉冲激发时，传感器-由掺杂了铥离子（Tm3+）的二氧化钛（TiO2）组成的系统-发射波长随环境温度而变化的光，用非常精确的波长测量来确定这个温度。波长每度温度变化约2皮米（2x10-12米），光谱学可以用来检测这种微小的波长变化。

    扎纳塔说：“发射光波长的变化在80到750开尔文之间是绝对线性的，在这个温度范围内，这个装置保持完整和稳定。”

    该温度传感器的应用范围从识别电子设备的热点到检测生物体特定区域的病毒或细菌感染。

    因为它能够测量非常宽的温度光谱，所以它可以用于制造业——那里的温度有时会达到非常高的水平——以及生物过程，这些过程对微小的温度变化非常敏感。在这个阶段，研究人员已经安排了一个薄膜形式的材料。理论上，这种材料可以用作任何表面的涂层，无论是平的还是弯曲的，光滑的还是粗糙的。这种材料也可以呈现为微粒或纳米粒子。作为薄膜，这种材料可以小到几平方厘米，也可以达到几平方米，用作地面车辆、飞机或电网变压器部件的表面涂层。作为微米或纳米颗粒，它可以分散在液体介质中，同时保持固体。

    在现阶段，就设备的成本和便携性而言，对专用探测器的需求是一个限制因素。扎纳塔说：“考虑到需要激光和探测器，目前相关仪器的成本很高。然而，我们相信，随着技术的进步，将有可能制造出一种集成器件，其中包括半导体激光器、温度传感器和探测器。从实验室到工业规模，可以大大降低成本。”

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