中子是測(cè)量電子元件溫度的熱門新方法

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(lái)越復(fù)雜，對(duì)物體內(nèi)部特定元素進(jìn)行可靠的溫度測(cè)量可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。

這是有問(wèn)題的，因?yàn)闇y(cè)量設(shè)備的溫度對(duì)于監(jiān)控其性能或設(shè)計(jì)制造設(shè)備的材料至關(guān)重要?，F(xiàn)在，在大阪大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究中，中子已被用于快速準(zhǔn)確地測(cè)量溫度，這最終可能會(huì)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(méi)有一種方法能夠提供快速、直接的測(cè)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(guò)檢查原子核在特定能級(jí)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(qiáng)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(guò)樣本。該技術(shù)使用鉭和銀板進(jìn)行了測(cè)試，成功以極快的速度返回了有關(guān)材料和溫度的詳細(xì)信息。

研究人員可以確定樣品的溫度，因?yàn)楫?dāng)樣品材料的溫度發(fā)生變化時(shí)，NRA的時(shí)間信號(hào)會(huì)以可預(yù)測(cè)的方式發(fā)生改變。

“這項(xiàng)技術(shù)可以即時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)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(cè)量是用單個(gè)中子脈沖進(jìn)行的，因此新開(kāi)發(fā)的技術(shù)可以在100納秒(即千萬(wàn)分之一秒)的窗口內(nèi)獲取溫度數(shù)據(jù)。這種近乎即時(shí)的結(jié)果意味著可以近乎實(shí)時(shí)地測(cè)量材料內(nèi)部的變化，從而進(jìn)行詳細(xì)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?cè)谶@項(xiàng)研究中開(kāi)發(fā)的技術(shù)代表了一項(xiàng)令人興奮的進(jìn)步，”資深作者AkifumiYogo說(shuō)道。“我們預(yù)計(jì)高時(shí)間分辨率將使我們能夠更詳細(xì)地檢查電子設(shè)備，幫助我們了解正常運(yùn)行條件并查明異常情況。”

作為另一項(xiàng)成就，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的測(cè)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(shí)驗(yàn)室可以輕松安裝自己的版本。

能夠快速準(zhǔn)確地測(cè)量設(shè)備的工作溫度及其制造材料，可以增進(jìn)我們對(duì)它們?nèi)绾芜\(yùn)作的理解，并可以在未來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)。

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