bolómetros

Bolômetros são detectores térmicos usados para medir irradiância em uma ampla faixa do espectro eletromagnético, do infravermelho ao terahertz. Eles convertem a energia da radiação absorvida em calor, e a temperatura resultante é lida por um sensor cuja resistência ou outra propriedade elétrica depende da temperatura. Para alcançar alta sensibilidade, os bolômetros operam geralmente a temperaturas muito baixas, próximas de 0,3 a 4 kelvin.

O funcionamento baseia-se no equilíbrio entre a energia absorvida P e a dissipação para o banho térmico através de uma via de condutância G. Em estado estacionário, ΔT = P/G; a variação de temperatura modifica uma grandeza elétrica sensível à temperatura, normalmente a resistência de um termistor ou o estado de um filme supercondutor na transição. O tempo de resposta é τ = C/G, onde C é a capacidade de calor do elemento. A sensibilidade elétrica pode ser expressa pelo NEP, o ruído por potência de entrada.

Principais famílias: bolômetros resistivos utilizam filmes cuja resistência depende fortemente da temperatura (por exemplo VOx, amorfos de silício) e constituem os microbolômetros de imagem no infravermelho; bolômetros supercondutores utilizam a transição de estado (TES) e são lidos com amplificadores sensíveis, como SQUIDs. Dispositivos adicionais podem empregar técnicas de ressonância e leitura de calor indireta.

As aplicações incluem astronomia de rádio e de submilímetro, observação de radiação cósmica de fundo (CMB), imagens infravermelhas em vigilância e termografia industrial, e detecção em terahertz. As desvantagens típicas são a necessidade de resfriamento ativo, o custo elevado e a calibração cuidadosa; no entanto, a sensibilidade pode ser muito alta, especialmente em arranjos multicolares.