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17 de septiembre de 2019

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Infrarrojo a la vista (II)

15/11/2002

Parte del misterio que encierra un detector está en los materiales utilizados para su fabricación: no todos actúan del mismo modo al entrar en contacto con los fotones y, por tanto, no todos sirven para hacer un detector destinado al instrumento EMIR.

Por ejemplo: el material utilizado para captar la luz en el rango visible (por lo general el silicio) no nos sirve para captar la luz en el infrarrojo. Es necesario un material sensible a los fotones en esa banda, y en este caso se ha elegido una mezcla de mercurio, cadmio y teluro (HgCdTe).

Ya sabemos (como vimos en la anterior entrega de "Infrarrojo a la vista") que en el detector se produce, por el efecto fotoeléctrico, la ruptura de un enlace en el átomo y la liberación de un electrón por cada fotón (más o menos), electrón que es "capturado" mediante una corriente eléctrica (llamada de polarización) y va a parar al "pozo de electrones". Pero llevar a cabo este proceso no es tan sencillo...

¿Porqué revivimos la "era glacial" en un instrumento infrarrojo?

El verdadero reto es mantener la temperatura a un nivel tan bajo que, permitiendo que salte el electrón, evite a la vez que se introduzca el ruido (electrones no deseados). En el rango visible, esto puede solventarse enfriando, muy por debajo de los cero grados, el ambiente que rodea el detector, pero en el infrarrojo el asunto se complica.

No hay más que ver las imágenes de las cámaras infrarrojas nocturnas para darnos cuenta de la cantidad de energía que emiten los objetos. Por ello, no sólo tendrá que refrigerarse el detector de EMIR, sino que todo el instrumento estará inmerso en una "era glacial" de -196o C de temperatura.

El criostato (recipiente aislado térmicamente, que permite mantener temperaturas muy bajas) envolverá por completo al instrumento: la sensibilidad exigida al detector está condicionando toda la configuración del instrumento.

El enfriamiento, en este caso concreto, constará de dos pasos: se introducirá primero el nitrógeno líquido, hasta que el instrumento alcance temperaturas del orden de los 100 Kelvin (170 grados centígrados bajo cero) y luego se enviará helio por circuito cerrado y se expandirá a través de uno o varios "puntos fríos". Así se logrará mantener la temperatura en el instrumento.

EMIR

Los detectores de EMIR están integrados en la parte electrónica y su adaptación final al instrumento (lo que se denomina caracterización) se hará en el IAC, que ya tiene experiencia en ello al haber caracterizado los de otros instrumentos como LIRIS.

Estos detectores se llevan al límite: en vez de recuperar la información por cuatro canales (como es habitual), se hace a través de 32 canales, ocho por banda. Esto es importante porque acelerará el proceso de lectura y minimizará el tiempo que se tarda en obtener los datos. Este tipo de detector, de 2048x2048 píxeles, es único en el mundo, ya que es el mayor dentro del rango del infrarrojo cercano (rango en el que se podrán estudiar objetos de temperatura media). Trabajará entre 0,8 y 2,5 micras y, dentro de la tecnología punta, es lo último en detectores de luz infrarroja.

En definitiva, tenemos un instrumento que será capaz de atravesar las nubes de polvo y gas, de distinguir los objetos lejanos por su irradiación en el infrarrojo y de ofrecer nuevos datos sobre lo que nos rodea.

Y todo, partiendo de una plaquita de mercurio, cadmio y teluro de 38 x 38 milímetros.

Natalia R. Zelman

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