Mikrokalorimetras yra jautrus terminis prietaisas, naudojamas atskirų dalelių arba fotonų, elementariųjų šviesos dalelių, energijai matuoti. Tai yra kalorimetro tipas – prietaisas, matuojantis šilumą, išsiskiriančią dėl fizinių ar cheminių reakcijų mėginyje. Mikrokalorimetrai astrofizikoje naudojami rentgeno fotonų energijai iš kosmoso matuoti. Susijęs prietaisas, izoterminis mikrokalorimetras, naudojamas biochemijoje ir susijusiose srityse, siekiant aptikti nedidelius energijos pokyčius esant žemai temperatūrai.
Energijos tvermės dėsnis, pagrindinis fizikos dėsnis, teigia, kad energija negali būti sukurta ar sunaikinta – ją galima tik paversti kitomis formomis. Šiuo principu veikia mikrokalorimetrai. Fizinės sąveikos arba cheminės reakcijos energija sistemos viduje paverčiama šiluma, o išmatavus atsirandantį šilumos pokytį galima nustatyti sąveikos energiją.
Astrofizikoje naudojamas mikrokalorimetro tipas susideda iš trijų pagrindinių komponentų: absorberio, šilumos kriauklės ir termistoriaus. Kai rentgeno fotonas atsitrenkia į absorberį, energija perduodama absorbuojančios medžiagos atomo elektronui. Dėl šios energijos elektronas susijaudina – jis šokinėja toliau nuo atomo branduolio ir išsilaisvina iš orbitos. Kiti absorberio elektronai gali būti sužadinti mažesniu laipsniu šio laisvo elektrono, pakildami į didesnės energijos orbitas aplink atitinkamus atomus.
Sužadinti elektronai išskiria energiją, kai grįžta į pradinę būseną arba žemiausios energijos būseną – stabilią orbitą aplink atomus. Šiame procese išsiskirianti energija išsaugoma ir paverčiama šiluma, todėl temperatūra absorberyje šiek tiek pakyla. Termometro įtaisas absorberyje, žinomas kaip termistorius, nustato šį temperatūros pokytį. Tada šiluma patenka į šilumos kriauklę, todėl absorberis grįžta į pradinę temperatūrą. Matuojant temperatūros pokytį, kurį sukelia rentgeno spindulių poveikis, galima apskaičiuoti pradinę rentgeno spinduliuotės energiją.
Izoterminis mikrokalorimetras veikia panašiai, nors jis naudojamas cheminei sąveikai, o ne fotonų energijai matuoti. Šis prietaisas susideda iš aušintuvo ir uždaro reakcijos indo, kuriame vyksta cheminė reakcija. Šilumnešis užtikrina, kad reakcijos inde būtų palaikoma pastovi temperatūra, todėl galima atlikti tikslius matavimus. Vykstant cheminei reakcijai, tam tikras energijos kiekis arba išsiskiria kaip šiluma, arba absorbuojamas, dėl to pasikeičia temperatūra, kurią registruoja mikrokalorimetras. Izoterminiai mikrokalorimetrai naudojami fizikinėje chemijoje, biochemijoje ir farmacijos pramonėje, nes jie yra labai jautrus būdas analizuoti šilumos srautą reakcijos metu.
Mikrokalorimetrai turi veikti žemoje temperatūroje, kad būtų galima fiksuoti jų išmatuojamus minutinius šilumos pokyčius. Pavyzdžiui, astrofizikoje naudojami prietaisai palaikomi arti absoliutaus nulio. Esant tokiai temperatūrai, galima aptikti net nedidelį šiluminės energijos pokytį, kurį sukelia vieno fotono smūgis. Izoterminiai mikrokalorimetrai nėra tokie ekstremalūs, bet vis tiek palaikomi daug žemesnėje temperatūroje nei makrokalorimetrai.