Remote-Thermometrie mit thermografischen Phosphoren: Instrumentierung und Anwendungen

Die temperaturabhängigen Eigenschaften der Fluoreszenz mehrerer keramikbasierter Phosphore, die mit Seltenen Erden dotiert sind, haben diese Materialien in den letzten Jahrzehnten zum Fokus großer Anstrengungen im Bereich der kontaktlosen Thermometrie gemacht. Diese "thermografischen Phosphoren", z. B. Y2O3:Eu, wurden für die Fernmessung der Temperaturen sowohl statischer als auch bewegter Oberflächen verwendet und haben viele andere Aufgaben erfüllt, die Standard-Sensoren (Thermoelemente, Thermistoren usw.) nicht übernehmen können. Der Anwendungshorizont dieser Materialklasse reicht von kryogenen Temperaturen bis zu solchen, die 2000 °C erreichen. Die für diese Art der Thermometrie benötigte Instrumentierung hat viele verschiedene Entwicklungsrichtungen durchlaufen, und diese Evolution hat eine Vielzahl von sowohl Feld- als auch Laborqualitätsystemen hervorgebracht, die nun in der Literatur beschreiben werden. Im Allgemeinen bietet die Technik hohe Empfindlichkeit (ca. 0,05 °C), Robustheit (z.B. Stabilität der Sensorprobe in rauen Umgebungen) und Rückführbarkeit nach NIST. Darüber hinaus wurden solche Systeme erfolgreich angepasst, um Fernmessungen von Druck, Wärmefluss, Schubspannung und Dehnung zu ermöglichen. In diesem Überblick fassen wir die physikalischen Mechanismen zusammen, die die Grundlage der Technik bilden, und katalogisieren sowie diskutieren die instrumentierungsbezogenen Aspekte mehrerer unterschiedlicher Remote-Thermometriesysteme, die thermografische Phosphoren als Sensoren einsetzen.