El método mide la temperatura dentro de objetos 3D

Los ingenieros han determinado de forma remota la temperatura debajo de la superficie de ciertos materiales utilizando una nueva técnica llamada termografía de profundidad. El método puede ser útil en aplicaciones en las que las sondas de temperatura tradicionales no funcionan, como monitorear el rendimiento de semiconductores o reactores nucleares de última generación.

Muchos sensores de temperatura miden la radiación térmica, la mayoría de la cual se encuentra en el espectro infrarrojo, proveniente de la superficie de un objeto. Cuanto más caliente es el objeto, más radiación emite, que es la base de dispositivos como las cámaras termográficas. La termografía de profundidad, sin embargo, va más allá de la superficie y trabaja con cierta clase de materiales que son parcialmente transparentes a la radiación infrarroja.

Los investigadores pueden medir el espectro de radiación térmica emitida por el objeto y usar un algoritmo sofisticado para inferir la temperatura, no solo en la superficie sino también debajo de la superficie, de decenas a cientos de micrones en el interior.

Para el proyecto, el equipo calentó una pieza de sílice fundida (un tipo de vidrio) y la analizó con un espectrómetro. Luego midieron las lecturas de temperatura de varias profundidades de la muestra utilizando herramientas computacionales previamente desarrolladas en las que se midió la radiación térmica emitida por objetos compuestos de múltiples materiales. Trabajando hacia atrás, usaron el algoritmo para determinar el gradiente de temperatura que mejor se ajustaba a los resultados experimentales.

Este esfuerzo particular fue una prueba de concepto. En el trabajo futuro, el equipo espera aplicar la técnica a materiales multicapa más complicados y aplicar técnicas de aprendizaje automático para mejorar el proceso. Eventualmente, quieren usar la termografía de profundidad para medir los dispositivos semiconductores para obtener información sobre sus distribuciones de temperatura a medida que operan.

Este tipo de perfil de temperatura 3D también podría usarse para medir y mapear nubes de gases y líquidos a alta temperatura; por ejemplo, en reactores nucleares de sal fundida donde es importante conocer la temperatura de la sal en todo el volumen sin tener que usar sondas de temperatura que pueden no sobrevivir a 700 °C.