Bolómetro

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Imaxe de bolómetro tea de araña para a medición da radiación do fondo cósmico de microondas.

Un bolómetro (do grego: βολόμετρον "bolometron", ou medidor (-μετρον) de cousas lanzadas (βολο-)) é un instrumento científico empregado para medir a cantidade total de radiación electromagnética que emite un obxecto en tódalas lonxitudes de onda. A medición faise recollendo unha medida da temperatura por un detector iluminado pola fonte emisora a estudar.

Foi inventado polo astrónomo estadounidense Samuel Pierpont Langley arredor do ano 1880, para o estudo da radiación infravermella do Sol.

A magnitude bolométrica de unha estrela é a sua luminosidade na totalidade do espectro electromagnético.

Funcionamento[editar | editar a fonte]

Esquema conceptual dun bolómetro.
Esquema conceptual dun bolómetro. A potencia P de unha sinal incidente é absorbida polo bolómetro elevando a temperatura da masa térmica con capacidade de quecemento C e temperatura T. A masa térmica esta conectada a un depósito a temperatura constante mediante un enlace con condutancia térmica G. A subida de temperatura é ΔT = P/G. O cambio de temperatura léese con un termómetro resistivo. O tempo térmico intrínseco constante é τ = C/G.

Un bolómetro consiste en un corpo que absorbe calor conectado a un sumidoiro de calor (un obxecto mantido a temperatura constante) ao través dun material illante. De resultas que calquera radiación externa absorbida polo detector aumenta a sua temperatura por riba da do sumidoiro de calor que actúa de referencia. A radiación absorbida mídese a partires do contraste de temperatura entre detector e a referencia do sumidoiro.

Tipos de bolómetros[editar | editar a fonte]

Plano focal do telescopio BICEP2 que contén unha matriz de 512 bolómetros sensibles á polarización superconductores, algúns dos bolómetros están ampliados na imaxe da pantalla do microscopio. Os bolómetros operan arrefriados a 0,25 Kelvin(uns menos 272,90 graos centígrados) para eliminar o ruido térmico dos detectores.

Os bolómetros podense clasificar pola súa estrutura en:

  • bolómetros simples, onde o termómetro actúa coma absorbente, a temperatura mídese por medio da variación da resistencia do absorbente (metálico) en función da súa temperatura.
  • bolómetros compostos, onde o termómetro e detector son dispositivos diferentes.
  • bolómetros tea de araña (ou SWB polo seu acrónimo en inglés). Nestes bolómetros o detector, ou absorbente, situase no centro dunha estrutura semellante a unha tea de araña, a posición do termómetro e os cables eléctricos definen unha dirección privilexiada que os fai pouco eficientes para captar a polarización da fonte.
  • bolómetros sensibles á polarización (ou PSB polo seu acrónimo en inglés). O absorbente situase nunha cuadrícula con unha dirección privilexiada, o seguinte bolómetro situase na dirección perpendicular ao anterior, polo que sempre se analizan os datos por parellas.

Aínda que poden medir a intensidade de calquera tipo de radiación electromagnética, e que na actualidade existen outros dispositivos mais sensibles para medir a meirande parte do espectro lumínico, continúan a empregarse para o estudo das lonxitudes de onda submilimétricas (de 200 µm - 1 mm), por ser os dispositivos más sensibles de detección. Nestas lonxitudes de onda usanse bolómetros arrefriados a temperaturas arredor de 0,1 graos por riba do cero absoluto, tipicamente entre 50 e 300 milikelvin (100 millonésimas de grao Celsius, equivale a captar dende a Terra a calor desprendida por unha cafeteira situada na Lúa).

Exemplos de bolómetros empregados en astronomía submilimétrica: O Observatorio Espacial Herschel, o Telescopio James Clerk Maxwell, o Observatorio estratosférico de Astronomía Infravermella (SOFIA), os empregados no instrumento de alta frecuencia do satélite Planck, os empregados no telescopio BOOmerANG, os dos telescopios BICEP1 e BICEP2.