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  • Un Nouveau Concept de Spectromètre à Neutrons pour les Vols Habités

    Posté le 5 décembre 2016

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    Le détecteur et les circuits d’un nouveau spectromètre à neutrons (qui est testé dans l’Espace pour surveiller les rayonnements subits par les astronautes lors des futures missions de la NASA) ont été fabriqués et testés au National Space Science and Technology Center (NSSTC) de l’Université d’Alabama à Huntsville (UAH)

    Le Fast Neutron Spectrometer (FNS) est maintenant à bord de la Station Spatiale Internationale.

    Les neutrons contribuent à l’exposition aux rayonnements de l’équipage et doivent être mesurés pour évaluer les niveaux d’exposition. Le FNS, développé par le Marshall Space Flight Center (MSFC) et le Johnson Space Center (JSC) de la NASA, utilise un nouveau concept d’instrument qui peut améliorer de manière significative la fiabilité de l’identification des neutrons dans l’environnement de rayonnement mixte de l’Espace lointain.
    Le chercheur principal et chef d’équipe du MSFC est Mark Christl. Le project manager du JSC est Catherine McLeod et le technical lead est Eddie Semones, également du NASA JSC.

    « Notre technique améliore la méthode ‘capture-gated’ bien établie qui utilise des scintillateurs plastiques remplis de Bore-10 pour mesurer l’énergie des neutrons rapides » explique Evgeny Kuznetsov, research engineer au Center for Space Plasma and Aeronomic Research (CSPAR) de l’UAH, qui a travaillé sur l’appareil avec John Watts, CSPAR research scientist
    « L’élément central de FNS est un scintillateur composite personnalisé combiné à des circuits électroniques spécialisés qui fonctionnent de concert pour séparer clairement les signaux dûs aux neutrons des signaux dûs aux autres formes de rayonnement ».

    Le FNS est déployé sur la Station Spatiale Internationale pour 6 mois pour conduire une démo technologique visant à évaluer sa performance dans l’Espace. Il servira ensuite à remplir des objectifs secondaires.

    « Le détecteur central du FNS a été fabriqué dans le laboratoire de NSSTC et comprend une structure de 5000 fibres de verre scintillantes (dopées au Li6) régulièrement espacées qui sont sensibles aux neutrons et intégrées à un scintillateur plastique de un litre », explique Kuznetsov.

    En combinaison avec des paramètres spécialement ajustés d’électronique de mesure, le concept permet au détecteur de mesurer le spectre du neutron dans un environnement de rayonnement mixte.

    « La lumière de scintillation produite dans ces 2 scintillateurs est distincte, et nous exploitons cette différence pour mieux comprendre les signaux générés en réponse aux neutrons » explique Watts. « Le scintillateur plastique répond au neutron en perdant tout son énergie, et la fibre de verre fournit une identification positive que le neutron a été capturé. Cette séquence de signaux produit un déclencheur dans les circuits électroniques et les données sont enregistrées pour analyse ».

    A l’UAH, Watts a réalisé des simulations de la performance du détecteur et des simulations de l’efficacité du rejet gamma. Kuznetsov a conçu les cartes électroniques frontales, qui acquièrent les signaux provenant des tubes photomultiplicateurs attachés aux côtés opposés du détecteur central. Ces circuits électroniques amplifient et conditionnent les signaux acquis pour atteindre une efficacité optimale de détection de neutrons et une mesure optimale de l’énergie des neutrons enregistrés. Kuznetsov a également participé à la fabrication du détecteur central.

    Les données acquises pendant le séjour du FNS à bord de la Station Spatiale seront utilisées pour évaluer la performance de la technique de mesure des neutrons ainsi que la capacité du FNS à fonctionner dans l’Espace.

    « Cette validation est critique pour s’assurer que le FNS peut répondre aux exigences de surveillance des rayonnements dans l’Espace lointain pendant les missions d’exploration en vol habité », explique Kuznetsov. « Les données collectées par le FNS seront analysées et comparées aux mesures faites avec d’autres techniques et avec les calculs des flux de neutrons prédits par les modèles de la Station Spatiale en orbite terrestre basse ».

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    A gauche, John Watts. A droite, Evgeny Kuznetsov

    Source : UAH – Via Phys.org

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