Inversión de temperatura interna en materiales semitransparentes basada en modelado de transferencia radiativa...

Área de la Ciencia:

• Física
• Ciencia de materiales
• Termodinámica

Sus antecedentes:

• La medición de temperatura sin contacto en materiales semitransparentes es difícil debido a las propiedades ópticas y los gradientes térmicos.
• La termometría infrarroja convencional tiene dificultades con medios complejos, lo que limita la precisión del perfilado térmico.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un modelo avanzado de inversión espectral para la medición precisa de temperatura sin contacto en materiales multicapa semitransparentes.
• Superar las limitaciones impuestas por las inhomogeneidades ópticas y los gradientes térmicos dependientes de la profundidad.

Principales métodos:

• Se utilizó un modelo de inversión espectral basado en la matriz de dispersión y el teorema de fluctuación-disipación.
• Se integró un algoritmo de recocido simulado con promediado de conjunto local para la reconstrucción de temperatura de alta precisión.
• Se validó el modelo mediante simulaciones numéricas en estructuras de película delgada de cinco capas con constantes ópticas variables.

Principales resultados:

• Se logró una reconstrucción de alta precisión de la distribución de temperatura interna en materiales multicapa.
• Se demostró un rendimiento robusto bajo ruido uniforme multiplicativo (0,5%-5%), con errores relativos máximos inferiores al 0,67% con un ruido del 5%.
• Se reconstruyeron con éxito las distribuciones de temperatura en estructuras complejas de película delgada.

Conclusiones:

• El marco de inversión espectral propuesto proporciona un método preciso sin contacto para el perfilado térmico en materiales semitransparentes desafiantes.
• Este enfoque es adecuado para medios complejos donde la termometría infrarroja convencional es insuficiente.
• Ofrece un avance significativo en la metrología térmica sin contacto para la ciencia e ingeniería de materiales.