Bolómetro

Bolómetro

Bolómetro en "tela d'aranya" per a medir la radiació còsmica de microones (Image: NASA/JPL-Caltech)

Un bolómetro (del grec βολόμετρον o bolometron; βολο- significa objecte llançat; i -μετρον, medidor) és un instrument que medix la cantitat total de radiació electromagnètica que ve d'un objecte en totes les llongituts d'ona. Funciona medint la temperatura d'un detector allumenat per la font a estudiar. El bolómetro va ser inventat per l'astrònom nortamericà Samuel Pierpont Langley al voltant de l'any 1878. En ell va estudiar la radiació infrarroja del Sol. Es pot definir la magnitut bolométrica d'una estrela com la seua lluminositat en tot l'espectre electromagnètic.

Bolómetro de Langley

El primer bolómetro ideat pel pioner de l'aviació i inventor nortamericà Samuel Pierpont Langley consistia en dos tires de platí cobertes en negre de carbó. Una de les tires estava protegida de la radiació i l'atra exposta a ella. Les tires formaven les dos branques d'un pont de Wheatstone, equipat en un galvanómetro molt sensible conectat a una bateria. La radiació electromagnètica calfa la tira exposta sobre la que incidix i modifica la seua resistència. En 1880, el bolómetro de Langley va ser refinat suficientment per a "detectar la radiació tèrmica procedent d'una vaca a una distància d'un quarto de milla". Este instrument li va permetre detectar tèrmicament un ampli espectre de radiacions, tenint en conte tots els patrons de les llínees de Fraunhofer. També va descobrir noves llínees d'absorció atòmica i molecular en la part infrarroja invisible de l'espectre electromagnètic. Nikola Tesla va solicitar personalment permís a Langley per a usar el seu bolómetro en els seus experiments de transmissió d'energia en 1892. Gràcies a esta primera aplicació, es va organisar una demostració del dispositiu entre West Point i el seu laboratori en Houston Street.

Funcionament

Un bolómetro consistix d'un cos absorbent de calor conectada a un sumidero de calor (un objecte mantingut a temperatura constant) a través d'un material aïllant. El resultat és que qualsevol radiació absorbida pel detector aumenta la seua temperatura per damunt de la del sumidero de calor que actua de referència. La radiació absorbida es medix per lo tant a partir del contrast de temperatura entre el detector i la referència. En alguns bolómetros el termómetro actua també com a absorbent, mentres que en uns atres el termómetro i el detector són dispositius diferents. Este tipo de bolómetros es denominen de disseny compost. En bolómetros del primer tipo la temperatura es medix per mig de la variació de la resistència de l'absorbent (metàlic) en funció de la seua temperatura.

Encara que poden ser utilisats per a medir l'intensitat de qualsevol tipo de radiació electromagnètica en l'actualitat existixen dispositius més sensibles en la major part de l'espectre lumínico. No obstant, en llongituts d'ona submilimétricas (llongituts d'ona entorn a 200 µm - 1 mm), els bolómetros seguixen sent els dispositius més sensibles de detecció. En estes llongituts d'ona s'utilisen bolómetros que deuen ser gelats fins a temperatures de fraccions de grau per damunt del zero absolut, típicament entre 50 i 300 milikelvin. Per este motiu la seua utilisació és tècnicament molt complexa.