“溫度計”能否由薄膜或微小(微米甚至納米級)顆粒組成,在空間分辨率從(cong) 厘米到微米的非常清晰的區域內(nei) 實時工作,並能夠在80開爾文(零下193°C)到750開爾文(750開爾文)的寬頻帶內(nei) 以極高的靈敏度測量溫度開爾文(476攝氏度)?答案是肯定的。

6月24日消息,巴西聖保羅州的聖保羅大學(USP)和坎皮納斯大學(UNICAMP)的研究人員在實驗室裏發明了這一裝置。基本上,它是一個(ge) 溫度傳(chuan) 感器,對物體(ti) 的溫度幾乎沒有任何影響。
USP聖卡洛斯物理研究所的研究員、項目研究人員之一安東(dong) 尼奧·裏卡多·紮納塔說:“由於(yu) 該裝置是光學的,因此有關(guan) 物體(ti) 溫度的信息可以在它們(men) 之間沒有直接物理接觸的情況下獲得。將激光束投射到傳(chuan) 感器上並觀察其響應就足夠了,通過使用探測器測量傳(chuan) 感器發出的光的波長,可以非常精確地確定物體(ti) 的溫度。”
當被激光脈衝(chong) 激發時,傳(chuan) 感器-由摻雜了銩離子(Tm3+)的二氧化鈦(TiO2)組成的係統-發射波長隨環境溫度而變化的光,用非常精確的波長測量來確定這個(ge) 溫度。波長每度溫度變化約2皮米(2x10-12米),光譜學可以用來檢測這種微小的波長變化。
紮納塔說:“發射光波長的變化在80到750開爾文之間是絕對線性的,在這個(ge) 溫度範圍內(nei) ,這個(ge) 裝置保持完整和穩定。”
該溫度傳(chuan) 感器的應用範圍從(cong) 識別電子設備的熱點到檢測生物體(ti) 特定區域的病毒或細菌感染。
因為(wei) 它能夠測量非常寬的溫度光譜,所以它可以用於(yu) 製造業(ye) ——那裏的溫度有時會(hui) 達到非常高的水平——以及生物過程,這些過程對微小的溫度變化非常敏感。在這個(ge) 階段,研究人員已經安排了一個(ge) 薄膜形式的材料。理論上,這種材料可以用作任何表麵的塗層,無論是平的還是彎曲的,光滑的還是粗糙的。這種材料也可以呈現為(wei) 微粒或納米粒子。作為(wei) 薄膜,這種材料可以小到幾平方厘米,也可以達到幾平方米,用作地麵車輛、飛機或電網變壓器部件的表麵塗層。作為(wei) 微米或納米顆粒,它可以分散在液體(ti) 介質中,同時保持固體(ti) 。
在現階段,就設備的成本和便攜性而言,對專(zhuan) 用探測器的需求是一個(ge) 限製因素。紮納塔說:“考慮到需要激光和探測器,目前相關(guan) 儀(yi) 器的成本很高。然而,我們(men) 相信,隨著技術的進步,將有可能製造出一種集成器件,其中包括半導體(ti) 激光器、溫度傳(chuan) 感器和探測器。從(cong) 實驗室到工業(ye) 規模,可以大大降低成本。”
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