LivLivroro

Fabricação de componentes radiométricos para experimentos em Cosmologia

As atuais conquistas da Radioastronomia, em particular as relacionadas às medidas das propriedades da Radiação Cósmica de Fundo em Microondas (RCFM), se devem em grande parte à qualidade dos componentes usados nos experimentos, tantos os baseados em radiômetros quanto em bolômetros. O laboratório de Cosmologia Observacional da Divisão de Astrofísica do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais tem ampliado seu enfoque instrumental para incluir a produção de componentes radiométricos para experimentos que medem as propriedades da RCFM.

O processo se inicia na utilização de ferramentas computacionais de projeto, as quais permitem prever os passos necessários à confecção desses componentes, reduzindo os custos e a possibilidade de erros de projeto. Utilizam-se também ferramentas de simulação, que testam a qualidade do projeto quanto às suas propriedades estruturais e térmicas, e, principalmente, ao seu desempenho como componente de um circuito de microondas. Em seguida, ocorre a interação com a indústria, promovendo o desenvolvimento das ferramentas e técnicas de produção mediante um supervisão contínua de todos os detalhes do processo. A seguir, será descrito como diversos processos de fabricação foram adaptados para se obter componentes de alta qualidade. Por exemplo, no caso dos processos que envolvem eletrodeposição, utilizada na fabricação de componentes complexos, como cornetas corrugadas para altas freqüências (90 GHz), a soluão química foi alterada e os controles de corrente e potência elétricas, assim como os moldes de alumínio, foram otimizados. A seguir, será mostrado o processo de fabricação de amplificadores, transições e cornetas usados nos instrumentos BEAST, WMPOL e ARCADE, que medem flutuações de temperatura, polarização e distorções do espectro de corpo negro da RCFM, respectivamente.

Cornetas

As fotografias abaixo mostram o processo de fabricação de uma corneta corrugada de 3 GHz usada no experimento ARCADE, que foi totalmente fabricada no Brasil. Também foram confeccionadas cornetas para as freqüências de 5, 8 ,10, 30 e 90 GHz.

Corneta corrugada de 3 GHz

   
Processo de usinagem
Soldagem
Confecção das ranhuras
corneta corrugada
altura: 1,66 m; abertura: 60 cm; massa: 45 kg
Corneta montada na configuração de vôo do experimento ARCADE

 

Transições e guias de onda

As fotografias abaixo mostram o processo de fabricação de componentes de microondas usados no experimento ARCADE e BEAST.

     
Moldes em alumínio das transiçõses, preparados para a eletroformação de cobre
Etapa do processo de eletroformação. Notar o banho químico na parte inferior da figura. Este banho é composto de sulfato de cobre, água, ácido sulfúrico e aditivos (abrilhantador, nivelador e molhador)
Usinagem externa e acabamento da transição em 3 GHz
     
Dissolução do molde de alumínio com banho químico (soda cáustica)
Produto finalizado
Produto finalizado
     

 

Invólucros para amplificadores criogênicos e transdutores

 

 
Projeto em CAD de invólucro de amplificador de 90 GHz. O diagrama de cores define as profundidades dos cortes. As fotos abaixo mostram o corpo e a tampa já fabricados.São usadas ferramentas de 0,39 mm de diâmetro.
Transdutor de modo ortonormal
 
 
Os invólucros de amplificadores e transdutores mostrados ao lado foram utilizados nos experimentos BEAST, WMPOL e testados num protótipo de instrumento para observação da radiação cósmica de fundo em microondas a bordo de balão utilizando bolômetros: O BOOST (Bolometers on BEAST)
 

 

 

 

 

 

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
Divisão de Astrofísica
Av. dos Astronautas 1758
12227-010 - São José dos Campos, SP
Telefone: 12 - 3945-7218
Fax: 12 - 3945-6811

e-mail: thyrso -- das.inpe.br

 

Última atualização: 28/08/2006