Cos'è un bolometro?
Un bolometro è uno strumento utilizzato per rilevare e misurare le quantità minime di radiazione elettromagnetica. Chiamati anche equilibri actinici, i bolometri misurano le radiazioni elettromagnetiche nelle sue varie forme, dalle onde radio alle radiazioni ultraviolette e ai raggi gamma. Il principio operativo del bolometro è stato anche adattato per l'uso nella fisica e nel rilevamento delle particelle.
Inventato dall'astronomo americano Samuel Pierpont Langley alla fine del secolo, il primo bolometro fu usato in combinazione con un telescopio per misurare le radiazioni infrarosse sugli oggetti astronomici, vale a dire la luna. Il prototipo era di base nel design. Consisteva in due camere dotate di strisce di platino che formavano un ponte di grano collegato a un galvanometro e una batteria. Le strisce coperte di fuliggine, formando il ponte, sono state disposte in modo tale che uno fosse lasciato esposto mentre l'altro era protetto dall'esposizione alle radiazioni. La temperatura della striscia esposta aumenterebbe quando è entrata in contatto con ElectromagnetiC radiazioni, alterando la sua resistenza elettrica e essenzialmente creando un sensore di temperatura.
Un bolometro per elettroni a freddo (CEB) è un dispositivo altamente sensibile che rileva le radiazioni cosmologiche. La giunzione del tunnel di metallo superconduttore-insulatore-normuale del bolometro è ciò che lo distingue dagli altri bolometri, perché la sua perdita di energia viene utilizzata per raffreddare l'assorbitore. Un bolometro a elettrone caldo (HEB) è un dispositivo utilizzato per misurare le radiazioni sub-millimetro e infrarosso che non possono essere misurate dal bolometro dell'elettrone freddo.
Un microbolometro è un tipo di bolometro adattato per funzionare come rilevatore a infrarossi in una fotocamera termica, comunemente nota come telecamera a infrarossi in avanti (FLIR). Questo tipo di fotocamera funziona con lo stesso principio del tradizionale bolometro e misura le radiazioni a infrarossi con lunghezze d'onda tra 8 e 13 micron. La resistenza elettrica registrata dalla fotocamera èTradotto in temperature, che vengono utilizzate per creare un'immagine.
Esistono due svantaggi principali associati al bolometro ed entrambi comportano energia residua. In mancanza di proprietà discriminatorie, questo dispositivo non distingue tra particelle ionizzate e non ionizzate. Se utilizzato come rilevatore termico, un bolometro non dissipa direttamente l'energia raccolta dall'assorbitore e, pertanto, non si ripristina immediatamente.
Un ramo della fisica noto come fisica delle particelle, che studia gli elementi di base delle radiazioni, utilizza il termine bolometro in riferimento a uno strumento noto come rilevatore di particelle. Il rilevatore di particelle funziona sullo stesso principio del bolometro di Langley e viene utilizzato per identificare particelle ad alta energia. Calorimetri, contatori di scintillazione e rilevatori di particelle di tipo ionizzazione gassoso sono in genere utilizzati allo scopo di misurare l'energia associata a radiazioni e caratteristiche delle particelle.