깊이 열화상: 3D 소재 내부 온도 정밀 측정

엔지니어들은 새로운 기술인 깊이 열화상(depth thermography)을 사용하여 특정 물질 표면 아래 온도를 원격으로 결정했습니다. 이 방법은 기존 온도 프로브가 작동하지 않는 반도체 성능 모니터링이나 차세대 원자로 같은 응용 분야에서 유용할 수 있습니다.

많은 온도 센서는 물체 표면에서 나오는 열복사(대부분 적외선 스펙트럼)를 측정합니다. 물체가 뜨거울수록 더 많은 복사를 방출하며, 이는 열화상 카메라 같은 장치의 기초입니다. 그러나 깊이 열화상은 표면을 넘어 적외선 복사에 부분적으로 투명한 특정 물질 클래스에서 작동합니다.

연구자들은 물체에서 방출되는 열복사 스펙트럼을 측정하고 정교한 알고리즘을 사용하여 표면뿐만 아니라 표면 아래(수십~수백 미크론 깊이) 온도도 추론할 수 있습니다.

이 프로젝트에서 팀은 융합 실리카(유리 종류)를 가열하고 분광계로 분석했습니다. 그런 다음 이전에 개발한 계산 도구(여러 물질로 구성된 물체에서 방출되는 열복사 측정)를 사용하여 샘플의 다양한 깊이에서 온도 판독값을 측정했습니다. 역으로 알고리즘을 사용하여 실험 결과에 가장 잘 맞는 온도 기울기를 결정했습니다.

이 특별한 노력은 개념 증명입니다. 향후 작업에서 팀은 이 기술을 더 복잡한 다층 소재에 적용하고 머신러닝 기법을 적용하여 프로세스를 개선하길 희망합니다. 결국 깊이 열화상을 사용하여 반도체 장치를 측정하여 작동 중 온도 분포에 대한 통찰을 얻고자 합니다.

이런 유형의 3D 온도 프로파일링은 고온 가스와 액체 구름을 측정하고 매핑하는 데도 사용될 수 있습니다. 예를 들어 700°C에서 생존하지 못할 수 있는 온도 프로브를 사용하지 않고 소금 전체 부피의 온도를 아는 것이 중요한 용융염 원자로에서 말입니다.