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深度热成像:三维材料内部温度精准测量新技术

工程师利用新技术“深度热成像”远程测定特定材料表面下的温度。该方法适用于传统温度探针失效场景,如监测半导体性能或下一代核反应堆。

许多温度传感器测量物体表面发出的热辐射,多在红外光谱。物体越热,辐射越强,这是热成像相机等设备基础。然而深度热成像超越表面,适用于对红外辐射部分透明的特定材料类别。

研究者能测量物体发出的热辐射光谱,用复杂算法推断不仅表面、而且表面下——几十至几百微米深处——的温度。

项目中,团队加热熔融石英(一种玻璃),用光谱仪分析。随后用先前开发的计算工具测量样品不同深度温度读数,该工具能测量多材料物体发出的热辐射。逆向利用算法确定最符合实验结果的温度梯度。

此为概念验证。未来工作将把技术应用于更复杂多层材料,应用机器学习改进流程。最终欲用深度热成像测量半导体器件,洞察运行时温度分布。

这种3D温度剖面技术还可用于测量绘制高温气体液体云团;如熔盐核反应堆,盐温达700°C,探针可能无法存活,需知晓整个体积盐温分布。

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