Los ingenieros de la Universidad de Wisconsin-Madison han hecho posible determinar remotamente la temperatura debajo de la superficie de ciertos materiales utilizando una nueva técnica que llaman termografía de profundidad. El método puede ser útil en aplicaciones donde las sondas de temperatura tradicionales no funcionan, como el monitoreorendimiento de semiconductores o reactores nucleares de próxima generación.
Muchos sensores de temperatura miden la radiación térmica, la mayoría de la cual está en el espectro infrarrojo, saliendo de la superficie de un objeto. Cuanto más caliente es el objeto, más radiación emite, que es la base de dispositivos como cámaras termográficas.
La termografía de profundidad, sin embargo, va más allá de la superficie y funciona con una cierta clase de materiales que son parcialmente transparentes a la radiación infrarroja.
"Podemos medir el espectro de radiación térmica emitida por el objeto y utilizar un algoritmo sofisticado para inferir la temperatura no solo en la superficie, sino también debajo de la superficie, decenas a cientos de micras", dice Mikhail Kats, un UW-Madison profesor de ingeniería eléctrica e informática. "Podemos hacerlo con precisión y precisión, al menos en algunos casos".
Kats, su investigador asociado Yuzhe Xiao y sus colegas describieron la técnica esta primavera en la revista ACS Photonics .
Para el proyecto, el equipo calentó un trozo de sílice fundida, un tipo de vidrio, y lo analizó usando un espectrómetro. Luego midieron las lecturas de temperatura de varias profundidades de la muestra usando herramientas computacionales desarrolladas previamente por Xiao en las que calculóRadiación térmica emitida por objetos compuestos de múltiples materiales. Trabajando hacia atrás, utilizaron el algoritmo para determinar el gradiente de temperatura que mejor se ajusta a los resultados experimentales.
Kats dice que este esfuerzo en particular fue una prueba de concepto. En el trabajo futuro, espera aplicar la técnica a materiales multicapa más complicados y espera aplicar técnicas de aprendizaje automático para mejorar el proceso. Eventualmente, Kats quiere usar la termografía de profundidad para medirdispositivos semiconductores para obtener información sobre sus distribuciones de temperatura a medida que funcionan.
Esa no es la única aplicación potencial de la técnica. Este tipo de perfil de temperatura 3D también podría usarse para medir y mapear nubes de gases y líquidos de alta temperatura.
"Por ejemplo, anticipamos la relevancia para los reactores nucleares de sales fundidas, donde desea saber qué está sucediendo en términos de temperatura de la sal en todo el volumen", dice Kats. "Desea hacerlo sin adherirse a las sondas de temperaturaque puede no sobrevivir a 700 grados Celsius por mucho tiempo "
También dice que la técnica podría ayudar a medir la conductividad térmica y las propiedades ópticas de los materiales sin la necesidad de conectar sondas de temperatura.
"Esta es una forma completamente remota y sin contacto de medir las propiedades térmicas de los materiales de una manera que no se podía hacer antes", dice Kats.
Yuzhe Xiao, Chenghao Wan, Alireza Shahsafi y Jad Salman de UW-Madison también contribuyeron al artículo.
Esta investigación fue apoyada por subvenciones del Departamento de Defensa N00014-16-1-2556 y el Departamento de Energía DE-NE0008680.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Jason Daley. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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