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Organisationseinheit der BAM
Die Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 2027+“ ist eine Weiterentwicklung vorgängiger Technologie-Roadmaps. Im Zentrum dieser Roadmaps stehen Sensoren zur Erfassung von physikalischen und chemischen Messgrößen mittels spezifischer und unspezifischer Messverfahren, die zur Steuerung und dem besseren Verständnis von Prozessen dienen.
Die Roadmap fasst die gemeinsame Technologie- und Marktsicht von Anwendern, Herstellern und Forschungseinrichtungen im Bereich Prozess-Sensorik in der verfahrenstechnischen Industrie zusammen. Sie beschreibt die wesentlichen Trends im Bereich Prozess-Sensorik und künftige Handlungsbedarfe für Hersteller, Anwender sowie für Einrichtungen der Forschung und Lehre.
Für die aktuellen und zukünftigen Anforderungen an Prozess-Sensoren werden 19 Thesen formuliert. Die Thesen basieren auf den Thesen der vorangegangenen Roadmaps, wobei die aus heutiger Sicht erforderlichen Anpassungen, Ergänzungen und teilweise auch Streichungen vorgenommen wurden. Die Thesen sind in 5 Themencluster eingeordnet. Digitalisierung und Nachhaltigkeit sind übergreifende Kernthemen der künftigen Entwicklung.
Ensemble and single particle studies of the excitation power density (P)-dependent upconversion luminescence (UCL) of core and core–shell β-NaYF4:Yb,Er upconversion nanoparticles (UCNPs) doped with 20% Yb3+ and 1% or 3% Er3+ performed over a P regime of 6 orders of magnitude reveal an increasing contribution of the emission from high energy Er3+ levels at P > 1 kW/cm2.
This changes the overall emission color from initially green over yellow to white. While initially the green and with increasing P the red emission dominate in ensemble measurements at P < 1 kW/cm2, the increasing population of higher Er3+ energy levels by multiphotonic processes at higher P in single particle studies results in a multitude of emission bands in the ultraviolet/visible/near infrared (UV/vis/NIR) accompanied by a decreased contribution of the red luminescence. Based upon a thorough analysis of the P-dependence of UCL, the emission bands activated at high P were grouped and assigned to 2–3, 3–4, and 4 photonic processes involving energy transfer (ET), excited-state absorption (ESA), cross-relaxation (CR), back energy transfer (BET), and non-radiative relaxation processes (nRP). This underlines the P-tunability of UCNP brightness and color and highlights the potential of P-dependent measurements for mechanistic studies required to manifest the population pathways of the different Er3+ levels.