S tím, jak se elektronické komponenty stávají stále sofistikovanější, roste také problém měření teploty konkrétního místa v zařízení, ať už jde o čip, baterii nebo cokoliv jiného. Měření teploty je přitom klíčové pro sledování výkonu a bezpečnosti, ale také v souvislosti s návrhem ideálního materiálů pro výrobu dané součástky. V nové studii vedené vědci z Osaka University byly nyní k rychlému a přesnému měření teploty použity neutrony.
Existuje několik způsobů, jak odhadnout teplotu uvnitř elektronického zařízení, ale žádný z nich nedokázal dosud poskytnout rychlé a přímé měření. Nová metoda využívá techniku neutronové rezonanční absorpce (NRA). Zkoumáním neutronů absorbovaných atomovými jádry na určitých energetických hladinách lze odvodit vlastnosti materiálu.
Neutrony v této studii byly generovány pomocí vysoce intenzivních laserových paprsků. Tyto neutrony se před průchodem vzorkem zpomalily na velmi nízké energie. Technika se testovala na deskách z tantalu a stříbra a úspěšně poskytla podrobnosti o materiálech a teplotách, přesně a mimořádně rychle. Metoda je přitom zcela nedestruktivní a měřicí zařízení dostatečně malé, aby mohlo být široce nasazeno v různých testovacích laboratořích.
Vzhledem k tomu, že měření NRA se provádí pomocí jediného pulzu neutronů, může nově vyvinutá technika získat údaje o teplotě během 100 nanosekund. Změny v materiálu lze díky tomu měřit prakticky v reálném čase, což umožňuje podrobnou analýzu.
„Použití laserů ke generování a urychlování iontů a neutronů není samo o sobě žádnou novinkou, ale techniky, které jsme vyvinuli v této studii, představují vzrušující pokrok,“ říká hlavní autor výzkumu Akifumi Yogo. „Očekáváme, že vysoké časové rozlišení umožní podrobnější zkoumání elektroniky, pomůže nám pochopit normální provozní podmínky a přesně určovat abnormality.“
Single-Shot Laser-Driven Neutron Resonance Spectroscopy for Temperature Profiling, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-49142-y
Zdroj: Osaka University / Phys.org, přeloženo / zkráceno