O método mede a temperatura em objetos 3D

Engenheiros determinaram remotamente a temperatura abaixo da superfície de certos materiais usando uma nova técnica chamada termografia de profundidade. O método pode ser útil em aplicações onde as sondas de temperatura tradicionais não funcionam, como monitorar o desempenho de semicondutores ou reatores nucleares de próxima geração.

Muitos sensores de temperatura medem a radiação térmica, a maioria no espectro infravermelho, saindo da superfície de um objeto. Quanto mais quente o objeto, mais radiação ele emite, que é a base para dispositivos como câmeras de imagem térmica. A termografia de profundidade, no entanto, vai além da superfície e trabalha com uma determinada classe de materiais que são parcialmente transparentes à radiação infravermelha.

Os pesquisadores são capazes de medir o espectro de radiação térmica emitida pelo objeto e usar um algoritmo sofisticado para inferir a temperatura, não apenas na superfície, mas também sob a superfície – dezenas a centenas de mícrons.

Para o projeto, a equipe aqueceu um pedaço de sílica fundida (um tipo de vidro) e o analisou usando um espectrômetro. Eles então mediram as leituras de temperatura de várias profundidades da amostra usando ferramentas computacionais anteriormente desenvolvidas, nas quais a radiação térmica emitida por objetos compostos de vários materiais era medida. Trabalhando para trás, eles usaram o algoritmo para determinar o gradiente de temperatura que melhor se ajustava aos resultados experimentais.

Este esforço particular foi uma prova de conceito. Em trabalhos futuros, a equipe espera aplicar a técnica a materiais multicamadas mais complicados e aplicar técnicas de aprendizado de máquina para melhorar o processo. Eventualmente, eles querem usar termografia de profundidade para medir dispositivos semicondutores para obter informações sobre suas distribuições de temperatura enquanto operam.

Esse tipo de perfil de temperatura 3D também pode ser usado para medir e mapear nuvens de gases e líquidos de alta temperatura; por exemplo, em reatores nucleares de sal fundido, onde é importante conhecer a temperatura do sal em todo o volume sem ter que usar sondas de temperatura que podem não sobreviver a 700 °C.