Desde LED hasta baterías, nuestras vidas están llenas de dispositivos electrónicos y se realizan esfuerzos constantes para hacerlos más eficientes y confiables. Pero a medida que los componentes se vuelven cada vez más sofisticados, obtener mediciones confiables de temperatura de elementos específicos dentro de un objeto puede ser un desafío.
Esto es difícil porque es necesario medir la temperatura del dispositivo para controlar su rendimiento o diseñar los materiales con los que está fabricado. Ahora, en un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Osaka, se han utilizado neutrones para medir la temperatura de forma rápida y precisa, lo que en última instancia podría conducir a un mejor rendimiento de todo tipo de dispositivos electrónicos.
Hay algunas formas de medir la temperatura dentro de un dispositivo electrónico, pero ninguna es capaz de proporcionar una medición rápida y directa. El nuevo método utiliza una técnica llamada “absorción por resonancia de neutrones” (NRA): examinando los neutrones absorbidos por los núcleos atómicos en niveles de energía específicos, se pueden evaluar las propiedades de los materiales.
Los neutrones de este estudio se produjeron utilizando un rayo láser de alta intensidad. Luego, los neutrones caen a un nivel de energía muy bajo antes de pasar a través de una muestra. La técnica se probó utilizando placas de tantalio y plata, que lograron obtener detalles sobre el material y la temperatura con una velocidad extraordinaria.
Los investigadores pudieron determinar la temperatura de la muestra porque la señal temporal de la NRA cambió de manera predecible cuando cambió la temperatura del material de la muestra.
“Esta tecnología permite medir la temperatura de forma rápida y precisa”, explica Zichen Lin, autor principal. “Dado que nuestro método no es destructivo, se puede utilizar para monitorear dispositivos como baterías y dispositivos semiconductores”.
Como las mediciones NRA se realizan con un solo pulso de neutrones, la técnica recientemente desarrollada puede adquirir datos de temperatura en una ventana de 100 nanosegundos, es decir, diez millonésimas de segundo. Este resultado inmediato significa que los cambios dentro del material se pueden medir casi en tiempo real, lo que permite un análisis detallado.
“El uso de láseres para generar y acelerar iones y neutrones no es nada nuevo, pero las técnicas que desarrollamos en este estudio representan un avance apasionante”, afirma el autor principal Akifumi Yugo. “Esperamos que una mayor resolución temporal permita examinar los componentes electrónicos con mayor detalle, nos ayude a comprender las condiciones normales de funcionamiento e identificar anomalías”.
Como logro adicional, el instrumento de medición desarrollado por el equipo de investigación tiene aproximadamente una décima parte del tamaño de otros instrumentos similares, lo que significa que será fácil para laboratorios de otros lugares instalar sus propias versiones.
Ser capaz de medir de forma rápida y precisa la temperatura de funcionamiento de los dispositivos y los materiales de los que están hechos puede mejorar nuestra comprensión de cómo funcionan y se puede mejorar en el futuro.
