微通道三维温度场测量：COSM与激光荧光技术结合的新方法

"基于COSM的微通道非侵入式三维温度场测量" 微通道内的温度测量对于理解和研究微尺度下的流体行为以及热传递特性至关重要。周宾等人提出了一种创新的测量方法，该方法结合了计算光学分层显微成像法（COSM）和激光诱导荧光测温法，以实现对微通道内三维温度场的非侵入式测量。这种方法的独特之处在于，它能够避免对微流体系统本身的干扰，从而得到更准确的温度数据。 首先，他们使用含有荧光染料（如RhB和SR101）的溶液作为温度感应媒介。RhB是一种温度敏感的染料，其荧光强度随温度变化，而SR101则相对稳定，用于消除激发光强度波动带来的测量误差。将这两种染料混合在三维荧光发光体中，这个发光体可以被视为多个二维发光层的叠加。通过两台CCD相机同步逐层聚焦并捕获这些二维层的图像，可以重构出每个层的原始光强分布。 在测量过程中，采用了图像反演算法，这是一种处理复杂图像数据的技术，能从捕获的图像中恢复出实际的光强分布，进一步转化为温度信息。为了提高标定的准确性，研究者提出使用较大尺寸的通道进行温度标定，以减少微通道内温度场不均匀性对结果的影响。通过这种方法，他们得到了荧光染料在不同光谱段的积分光强比值与溶液温度之间的标定关系，这为微通道内三维温度场的精确重建提供了基础。 关键词包括工程热物理、微尺度流动、非侵入式测量、计算光学分层显微成像技术和三维温度场重建，表明这项工作涵盖了热力学、流体力学和现代光学技术的交叉领域。此研究对于微电子设备的冷却、微反应器的控制以及其他微流体系统的设计与优化具有重要应用价值。 中图分类号：TK311，将该研究归类于热工学领域，强调了其在热能转换和利用中的科学和技术意义。"Non-invasive 3D Temperature Field Measurement of Micro-channel Using COSM"这一英文标题揭示了研究的核心——使用COSM技术进行非侵入式的微通道三维温度场测量，是国际科研领域的前沿探索。 这项工作展示了一种新颖的微尺度温度测量技术，通过精确的光学成像和图像处理，为理解和控制微流体系统的热性能提供了强大的工具，对于推动微流体技术的发展具有深远影响。