Termografia de Profundidade: Medição Precisa de Temperatura Interna para Materiais 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 sondas de temperatura tradicionais não funcionam, como monitoramento de desempenho de semicondutores ou reatores nucleares de próxima geração.

Muitos sensores de temperatura medem radiação térmica, a maior parte na faixa do infravermelho, vindo 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 funciona com uma certa classe de materiais que são parcialmente transparentes à radiação infravermelha.

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

Para o projeto, a equipe aqueceu um pedaço de sílica fundida (um tipo de vidro) e analisou usando um espectrômetro. Eles então mediram leituras de temperatura de várias profundidades da amostra usando ferramentas computacionais que desenvolveram anteriormente nas quais a radiação térmica emitida de objetos compostos de múltiplos materiais foi medida. Trabalhando de trás para frente, 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 complexos e aplicar técnicas de aprendizado de máquina para melhorar o processo. Eventualmente, querem usar termografia de profundidade para medir dispositivos semicondutores para obter insights sobre suas distribuições de temperatura enquanto operam.

Este tipo de perfilagem de temperatura 3D também poderia 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 saber a temperatura do sal através do volume sem ter que usar sondas de temperatura que podem não sobreviver a 700 °C.