De detector en elektronica in een nieuwe neutronenspectrometer die in de ruimte wordt getest om straling te monitoren voor toekomstige bemande NASA-ruimtemissies, zijn gebouwd en getest in het National Space Science and Technology Center (NSSTC) van de University of Alabama in Huntsville (UAH).

De Fast Neutron Spectrometer (FNS) bevindt zich nu aan boord van het internationale ruimtestation.

Neutronen dragen bij aan de blootstelling aan straling van de bemanning en moeten worden gemeten om de blootstellingsniveaus te beoordelen. de FNS, ontwikkeld door NASA's Marshall Space Flight Center (MSFC) en Johnson Space Center (JSC), gebruikt een nieuw instrumentontwerp dat de betrouwbaarheid van het identificeren van neutronen in het gemengde stralingsveld in de verre ruimte aanzienlijk kan verbeteren. De MSFC-hoofdonderzoeker en teamleider is Mark Christl. De NASA JSC-projectmanager is Catherine Mcleod en de technische leiding is Eddie Semones bij NASA JSC.

"Onze techniek is een verbetering van de gevestigde 'capture-gated'-methode die met boor-10 geladen plastic scintillatoren gebruikt om de energie van snelle neutronen te meten, " zegt Evgeny Kuznetsov, een onderzoeksingenieur bij UAH's Center for Space Plasma and Aeronomic Research (CSPAR), die met CSPAR-onderzoeker John Watts aan het apparaat werkte. "Het centrale element van FNS is een op maat gemaakte composietscintillator gecombineerd met gespecialiseerde elektronica die samenwerken om de signalen als gevolg van neutronen duidelijk te scheiden van de signalen als gevolg van andere vormen van straling."

De FNS wordt zes maanden op het ISS ingezet om een ​​technologiedemonstratie uit te voeren om de prestaties in een ruimteomgeving te evalueren. Het blijft dan voor onbepaalde tijd om secundaire doelstellingen te vervullen.

"De FNS centrale detector is vervaardigd in het laboratorium van NSSTC en bestaat uit een structuur van 5, 000 regelmatig uit elkaar geplaatste neutronengevoelige Li6-gedoteerde scintillerende glasvezels gegoten in een plastic scintillator van één liter, ", zegt Kuznetsov.

In combinatie met speciaal aangepaste parameters van uitleeselektronica, het ontwerp stelt de detector in staat om het neutronenspectrum te meten in een gemengde stralingsomgeving.

"Het scintillatielicht geproduceerd in deze twee scintillatoren is verschillend, en we benutten dit verschil om de signalen die worden gegenereerd als reactie op neutronen beter te begrijpen, " zegt Watts. "De plastic scintillator reageert op het neutron dat al zijn energie verliest, en de glasvezels zorgen voor een positieve identificatie dat een neutron is gevangen. Deze opeenvolging van signalen produceert een trigger in de elektronica, en de gegevens worden geregistreerd voor analyse."

bij UAH, Watts deed simulaties van de detectorprestaties en simulaties van gamma-afwijzingsefficiëntie. Kuznetsov ontwierp front-end elektronicaborden, die signalen ontvangen van fotomultiplicatorbuizen die aan weerszijden van de centrale detector zijn bevestigd. Deze elektronicakaarten versterken en conditioneren de verkregen signalen om een ​​optimale neutronendetectie-efficiëntie en meting van de energie van de geregistreerde neutronen te bereiken. Kuznetsov nam ook deel aan de productie van de centrale detector.

Gegevens die zijn verkregen tijdens de vlucht van FNS op het ISS zullen worden gebruikt om de prestaties van de neutronenmeettechniek te evalueren, evenals het vermogen van FNS om in de ruimteomgeving te werken.

"Deze validatie is van cruciaal belang om te verzekeren dat FNS kan voldoen aan de stralingsbewakingsvereisten voor de deep space-omgeving tijdens bemande verkenningsmissies, ", zegt Kuznetsov. "De gegevens die door FNS worden verzameld, zullen worden geanalyseerd en vergeleken met metingen die met andere technieken zijn gedaan en met berekeningen van de neutronenflux die wordt voorspeld door modellen van het ISS in de omgeving met een lage baan om de aarde."