La méthode mesure la température dans des objets 3D

Des ingénieurs ont déterminé à distance la température sous la surface de certains matériaux à l'aide d'une nouvelle technique appelée thermographie en profondeur. La méthode peut être utile dans les applications où les sondes de température traditionnelles ne fonctionnent pas, comme la surveillance des performances des semi-conducteurs ou les réacteurs nucléaires de nouvelle génération.

De nombreux capteurs de température mesurent le rayonnement thermique, dont la plupart se situe dans le spectre infrarouge, provenant de la surface d'un objet. Plus l'objet est chaud, plus il émet de rayonnement, ce qui est à la base d'appareils comme les caméras thermiques. La thermographie en profondeur, cependant, va au-delà de la surface et fonctionne avec une certaine classe de matériaux partiellement transparents au rayonnement infrarouge.

Les chercheurs sont capables de mesurer le spectre du rayonnement thermique émis par l'objet et d'utiliser un algorithme sophistiqué pour déduire la température, non seulement à la surface mais aussi sous la surface - des dizaines à des centaines de microns à l'intérieur.

Pour le projet, l'équipe a chauffé un morceau de silice fondue (un type de verre) et l'a analysé à l'aide d'un spectromètre. Ils ont ensuite mesuré les relevés de température à différentes profondeurs de l'échantillon à l'aide d'outils informatiques précédemment développés dans lesquels le rayonnement thermique émis par des objets composés de plusieurs matériaux était mesuré. En travaillant à rebours, ils ont utilisé l'algorithme pour déterminer le gradient de température qui correspondait le mieux aux résultats expérimentaux.

Cet effort particulier était une preuve de concept. Dans les travaux futurs, l'équipe espère appliquer la technique à des matériaux multicouches plus complexes et appliquer des techniques d'apprentissage automatique pour améliorer le processus. À terme, ils souhaitent utiliser la thermographie en profondeur pour mesurer les dispositifs à semi-conducteurs afin de mieux comprendre leurs distributions de température pendant leur fonctionnement.

Ce type de profilage de température 3D pourrait également être utilisé pour mesurer et cartographier des nuages ​​de gaz et de liquides à haute température ; par exemple, dans les réacteurs nucléaires à sels fondus où il est important de connaître la température du sel dans tout le volume sans avoir à utiliser des sondes de température qui peuvent ne pas survivre à 700 °C.