Che cos'è un bolometro?
Un bolometro è uno strumento utilizzato per rilevare e misurare minuscole quantità di radiazioni elettromagnetiche. Chiamati anche equilibri attinici, i bolometri misurano la radiazione elettromagnetica nelle sue varie forme, dalle onde radio alle radiazioni ultraviolette e ai raggi gamma. Il principio operativo del bolometro è stato adattato anche per l'uso in fisica e rilevamento di particelle.
Inventato dall'astronomo americano Samuel Pierpont Langley alla fine del XIX secolo, il primo bolometro fu utilizzato in combinazione con un telescopio per misurare la radiazione infrarossa su 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 Wheatstone collegato a un galvanometro e una batteria. Le strisce coperte di fuliggine, che formano il ponte, erano disposte in modo tale che una fosse lasciata esposta mentre l'altra era protetta dall'esposizione alle radiazioni. La temperatura della striscia esposta aumenterebbe quando entrasse in contatto con la radiazione elettromagnetica, alterandone la resistenza elettrica e essenzialmente creando un sensore di temperatura.
Un bolometro a elettroni freddi (CEB) è un dispositivo altamente sensibile che rileva le radiazioni cosmologiche. La giunzione del tunnel in metallo superconduttore-isolante-normale (SIN) del bolometro è ciò che lo distingue dagli altri bolometri, poiché la sua perdita di energia viene utilizzata per raffreddare l'assorbitore. Un bolometro a elettroni caldi (HEB) è un dispositivo utilizzato per misurare radiazioni sub-millimetriche e all'infrarosso lontano che non possono essere misurate dal bolometro a elettroni freddi.
Un microbolometro è un tipo di bolometro adattato per funzionare come rivelatore a infrarossi in una termocamera, comunemente noto come termocamera FLIR (Forward Looking Infrared). Questo tipo di telecamera funziona secondo lo stesso principio del bolometro tradizionale e misura le radiazioni infrarosse con lunghezze d'onda comprese tra 8 e 13 micron. La resistenza elettrica registrata dalla fotocamera viene tradotta in temperature, che vengono utilizzate per creare un'immagine.
Ci sono due principali svantaggi associati al bolometro ed entrambi implicano energia residua. Privo di proprietà discriminatorie, questo dispositivo non distingue tra particelle ionizzate e non ionizzate. Se utilizzato come rivelatore 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 della radiazione, usa il termine bolometro in riferimento a uno strumento noto come rivelatore di particelle. Il rilevatore di particelle funziona secondo lo stesso principio del bolometro di Langley e viene utilizzato per identificare particelle ad alta energia. I calorimetri, i contatori a scintillazione e i rivelatori di particelle di tipo a ionizzazione gassosa sono in genere utilizzati allo scopo di misurare l'energia associata alle caratteristiche delle radiazioni e delle particelle.