Qu'est-ce qu'un bolomètre?
Un bolomètre est un instrument utilisé pour détecter et mesurer des quantités infimes de rayonnement électromagnétique. Également appelés balances actiniques, les bolomètres mesurent le rayonnement électromagnétique sous ses différentes formes, des ondes radioélectriques au rayonnement ultraviolet et aux rayons gamma. Le principe de fonctionnement du bolomètre a également été adapté pour une utilisation en physique et en détection de particules.
Inventé par l'astronome américain Samuel Pierpont Langley à la fin du 19ème siècle, le premier bolomètre était utilisé avec un télescope pour mesurer le rayonnement infrarouge sur des objets astronomiques, notamment la Lune. Le prototype était de base dans la conception. Il était composé de deux chambres équipées de bandes de platine formant un pont de Wheatstone relié à un galvanomètre et à une batterie. Des bandes recouvertes de suie, formant le pont, ont été disposées de manière à ce que l’une reste exposée et l’autre à l’abri des rayons. La température de la bande exposée augmenterait lorsqu'elle entrerait en contact avec le rayonnement électromagnétique, ce qui modifierait sa résistance électrique et créerait essentiellement un capteur de température.
Un bolomètre à électrons froids (CEB) est un appareil très sensible qui détecte les radiations cosmologiques. La jonction tunnel métallique du supraconducteur-isolant-normal (SIN) du bolomètre le distingue des autres bolomètres, car sa perte d'énergie sert à refroidir l'absorbeur. Un bolomètre à électrons chauds (HEB) est un appareil utilisé pour mesurer le rayonnement infrarouge et infra-millimétrique qui ne peut pas être mesuré par le bolomètre à électrons froids.
Un microbolomètre est un type de bolomètre conçu pour fonctionner en tant que détecteur infrarouge dans une caméra thermique, communément appelé caméra infrarouge à balayage frontal (FLIR). Ce type de caméra fonctionne sur le même principe que le bolomètre traditionnel et mesure le rayonnement infrarouge avec des longueurs d’onde comprises entre 8 et 13 microns. La résistance électrique enregistrée par la caméra est traduite en températures, qui sont utilisées pour créer une image.
Le bolomètre présente deux inconvénients principaux: l’énergie résiduelle. En l'absence de propriétés discriminantes, ce dispositif ne fait pas la différence entre les particules ionisées et non ionisées. Lorsqu'il est utilisé comme détecteur thermique, un bolomètre ne dissipe pas directement l'énergie collectée par l'absorbeur et ne se réinitialise donc pas immédiatement.
Une branche de la physique connue sous le nom de physique des particules, qui étudie les éléments de base du rayonnement, utilise le terme bolomètre en référence à un instrument appelé détecteur de particules. Le détecteur de particules fonctionne sur le même principe que le bolomètre de Langley et est utilisé pour identifier les particules de haute énergie. Les calorimètres, les compteurs à scintillation et les détecteurs de particules du type à ionisation gazeuse sont généralement utilisés dans le but de mesurer l'énergie associée au rayonnement et aux caractéristiques des particules.