Los ingenieros de la Universidad de Wisconsin-Madison han hecho posible determinar de forma remota 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 monitorear el desempeño de semiconductores o reactores nucleares de próxima generación.

Muchos sensores de temperatura miden la radiación térmica, la mayor parte del cual está en el espectro infrarrojo, saliendo de la superficie de un objeto. Cuanto más caliente es el objeto, cuanta más radiación emite, que es la base de dispositivos como las cámaras termográficas.

Termografía de profundidad, sin embargo, va más allá de la superficie y trabaja 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, pero también debajo de la superficie, decenas a cientos de micrones en, "dice Mikhail Kats, profesor de ingeniería eléctrica e informática de la UW-Madison. "Podemos hacer eso de forma precisa y precisa, al menos en algunos casos ".

Kats, su investigador asociado Yuzhe Xiao y sus colegas describieron la técnica esta primavera en la revista Fotónica ACS .

Para el proyecto, el equipo calentó un trozo de sílice fundida, un tipo de vaso, y lo analizó usando un espectrómetro. Luego midieron lecturas de temperatura desde varias profundidades de la muestra utilizando herramientas computacionales desarrolladas previamente por Xiao en las que calculó la radiación térmica emitida por objetos compuestos de múltiples materiales. Trabajando al revés utilizaron el algoritmo para determinar el gradiente de temperatura que mejor se ajustaba 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. Finalmente, Kats quiere usar termografía de profundidad para medir dispositivos semiconductores y obtener información sobre sus distribuciones de temperatura mientras operan.

Esa no es la única aplicación potencial de la técnica. Este tipo de perfil de temperatura 3-D también podría usarse para medir y mapear nubes de gases y líquidos de alta temperatura.

"Por ejemplo, anticipamos relevancia para los reactores nucleares de sales fundidas, donde desea saber qué está pasando en términos de temperatura de la sal en todo el volumen, ", dice Kats." Quieres hacerlo sin pegar sondas de temperatura que pueden 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.

"Este es un forma sin contacto de medir las propiedades térmicas de los materiales de una manera que no se podía hacer antes, "Dice Kats.