從LED到電池，我們的生活充滿了電子產(chǎn)品，人們不斷努力使它們更高效、更可靠。但隨著元件變得越來越復(fù)雜，對物體內(nèi)部特定元素進行可靠的溫度測量可能是一個挑戰(zhàn)。
這是有問題的，因為測量設(shè)備的溫度對于監(jiān)控其性能或設(shè)計制造設(shè)備的材料至關(guān)重要。現(xiàn)在，在大阪大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一項新研究中，中子已被用于快速準(zhǔn)確地測量溫度，這最終可能會提高各種電子產(chǎn)品的性能。
有幾種方法可以估算電子設(shè)備內(nèi)部的溫度，但沒有一種方法能夠提供快速、直接的測量結(jié)果。這種新方法使用一種稱為中子共振吸收(NRA)的技術(shù)。通過檢查原子核在特定能級吸收的中子，可以推斷出材料的性質(zhì)。
本研究中的中子是使用高強度激光束產(chǎn)生的。然后中子被減速到非常低的能量水平，然后穿過樣本。該技術(shù)使用鉭和銀板進行了測試，成功以極快的速度返回了有關(guān)材料和溫度的詳細信息。
研究人員可以確定樣品的溫度，因為當(dāng)樣品材料的溫度發(fā)生變化時，NRA的時間信號會以可預(yù)測的方式發(fā)生改變。
“這項技術(shù)可以即時準(zhǔn)確地測量溫度，”主要作者ZechenLan解釋道。“由于我們的方法是非破壞性的，因此可以用于監(jiān)控電池和半導(dǎo)體設(shè)備等設(shè)備。”
由于NRA測量是用單個中子脈沖進行的，因此新開發(fā)的技術(shù)可以在100納秒(即千萬分之一秒)的窗口內(nèi)獲取溫度數(shù)據(jù)。這種近乎即時的結(jié)果意味著可以近乎實時地測量材料內(nèi)部的變化，從而進行詳細分析。
“使用激光產(chǎn)生和加速離子和中子并不是什么新鮮事，但我們在這項研究中開發(fā)的技術(shù)代表了一項令人興奮的進步，”資深作者AkifumiYogo說道。“我們預(yù)計高時間分辨率將使我們能夠更詳細地檢查電子設(shè)備，幫助我們了解正常運行條件并查明異常情況。”
作為另一項成就，研究團隊開發(fā)的測量設(shè)備尺寸約為其他同類設(shè)備的十分之一，這意味著其他地方的實驗室可以輕松安裝自己的版本。
能夠快速準(zhǔn)確地測量設(shè)備的工作溫度及其制造材料，可以增進我們對它們?nèi)绾芜\作的理解，并可以在未來進一步改進。
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