Одно- и многопараметрическая калибровка температуры по спектрам флуоресценции неодима в нанокристаллах оксида иттрий-гадолиния и иттрий-гадолиниевого граната

Abstract

Рассмотрено применение активированных ионами неодима нанокристаллических порошков оксида иттрийгадолиния и иттрий-гадолиниевого граната для повышения чувствительности локальных флуоресцентных оптических датчиков температуры. На основе температурных зависимостей спектров флуоресценции неодима в данных порошках разработаны однопараметрическая (с помощью метода отношения интенсивностей флуоресценции с термически связанных уровней энергии активатора) и многопараметрическая (с помощью метода частичных наименьших квадратов) калибровочные модели. Отмечено, что при использовании попадающего в первое биологическое окно прозрачности (700 – 980 нм) спектрального диапазона 860 – 950 нм обе калибровочные модели имеют среднеквадратичное отклонение около 10 % и сопоставимы по точности. Выбор спектральных переменных методом поиска комбинаций сдвигающихся окон в многопараметрической модели позволил уменьшить среднеквадратичное отклонение для оксида иттрий-гадолиния более чем в 12 раз (с 9,8 до 0,8 °С), а для иттрий-гадолиниевого граната более чем в 2 раза (с 8,7 до 4,0 °С). Полученный результат указывает на возможность использования предложенных активированных неодимом нанокристаллических порошков и многопараметрических методов калибровки для локализации областей с фебрильной температурой в биологических и медицинских целях.