Способ определения температуры в диапазоне от 4 до 300 K

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ДИАПАЗОНЕ ОТ 4 ДО 300(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Старухин Александр Степанович Крук Николай Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) Способ определения температуры в диапазоне от 4 до 300 , в котором в исследуемый объем помещают температурный датчик на основе красителя, в качестве которого используют комплекс (2-(2-тиенил)-пиридинат)2, растворенный в 2-метил-тетрагидрофуране,регистрируют кинетику затухания фосфоресценции возбужденных молекул красителя и определяют температуру в указанном объеме по заранее построенной калибровочной температурной зависимости вероятности дезактивации фосфоресцирующего триплетного состояния. Фиг. 3 Изобретение относится к области оптики, нанотехнологии, молекулярной спектроскопии,химии и может быть использовано для создания миниатюрных датчиков для дистанционного зондирования температуры объектов в режиме реального времени, где температура 15445 1 2012.02.28 исследуемых объектов варьируется от нескольких до 300 . В частности, способ может применяться в условиях воздействия электромагнитных полей для контроля температуры кристаллов различного типа и биологических объектов. Известен способ измерения температуры, основанный на измерении времени жизни фосфоресценции диацетила (33), по изменению величины которого судят о температуре 1. Диапазон измерения температуры с помощью данного способа составляет от 273 до 393 . Недостатками данного способа являются невозможность измерения температуры ниже 273 и ограниченная применимость для измерения температуры в биологических тканях. Задачей данного изобретения является создание люминесцентного способа определения температуры в диапазоне от 4 до 300 с возможностью измерений температуры на длинах волн, соответствующих окну прозрачности биологических тканей. Для выполнения поставленной задачи предложен способ определения температуры в диапазоне от 4 до 300 , использующий зависимость вероятности дезактивации возбужденных триплетных состояний молекул от температуры и заключающийся в измерении времени затухания фосфоресценции, по обратной величине которого судят о температуре исследуемого объекта. В способе определения температуры в диапазоне от 4 до 300 в исследуемый объект помещают температурный датчик на основе красителя, в качестве которого используют комплекс (2-(2-тиенил)-пиридинат)2, растворенный в 2-метил-тетрагидрофуране, регистрируют кинетику затухания фосфоресценции возбужденных молекул красителя и определяют температуру в указанном объеме по заранее построенной калибровочной температурной зависимости вероятности дезактивации фосфоресцирующего триплетного состояния. Предлагаемый способ определения температуры в диапазоне от 4 до 300 использует явление температурной зависимости вероятности дезактивации энергии электронного возбуждения триплетных состояний органических соединений 2. Пример 1. Молекулы комплекса (2-(2-тиенил)-пиридинат)2 (далее - (2-)2) (фиг. 1) растворяют в 2-метил-тетрагидрофуране при комнатной температуре и концентрации 110-5 ,которую определяют спектрофотометрически при комнатной температуре с использованием известных величин коэффициентов экстинкции. Растворы (2-)2 помещают в стеклянный капилляр, откачивают до давления воздуха 110-5 и запаивают. Полученный датчик помещают в оптический криостат. Кинетику затухания фосфоресценции регистрируют на автоматизированном люминесцентном спектрометре. Для возбуждения образцов используют излучение неодимового лазера с длиной волны 530 нм. На фиг. 2 приведена кинетика затухания фосфоресценции (2-)2 в 2-метилтетрагидрофуране, измеренная при температуре 77 . Как видно из фиг. 2, кинетика затухания фосфоресценции является моноэкспоненциальной. Моноэкспоненциальный закон затухания выполняется во всем исследованном температурном диапазоне. Вероятность дезактивации фосфоресцирующего триплетного состояния фос рассчитывается как величина, обратная времени жизни фосфоресценции фосфос 1/фос. На фиг. 3 представлена полученная зависимость вероятности дезактивации фос фосфоресцирующего триплетного состояния (2-)2 от температуры. Калибровочные зависимости для определения температуры (в кельвинах) имеют вид(фос-0,0316)/0,00102, где величина фос дана в мкс-1, либо, если непосредственно используется величина времени жизни фосфоресценции фос (в мкс),(1/фос-0,0316)/0,00102. Таким образом, для определения температуры необходимо измерить время жизни фосфоресценции фос, испускаемой фосфоресцирующим датчиком. Измерения могут быть выполнены на любой длине волны в области спектра фосфоресценции (2-)2 от 580 до 670 нм. 15445 1 2012.02.28 Источники информации 1. А.с. СССР 1647288 1, МПК 01 11/20. 2. Мак-Глинн С., Адзуми Т., Киносита М. Молекулярная спектроскопия триплетного состояния. - М. Мир, 1972. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3