Krystaller dyrket ombord på rumstationen leverer strålingsdetekterende teknologi

Forskning i krystalvækst i mikrogravitation var en af ​​de tidligste undersøgelser foretaget ombord på den internationale rumstation og fortsættes den dag i dag. Det unikke mikrogravitationsmiljø i rummet giver en ideel ramme til fremstilling af krystaller, der er mere perfekte end deres landbaserede modstykker. Krystalvæksten af ​​Cs2LiYCl6:Ce-scintillatorer i mikrogravity (CLYC-krystalvækst), et Center for Advancement of Science in Space (CASIS) -sponsoreret undersøgelse, vil undersøge de potentielle fordele ved at dyrke CYLC -krystallen i mikrogravitation.

CLYC -krystallen er en særlig slags multikomponentkrystalsystem, der bruges til at fremstille scintillator -strålingsdetektorer, en enhed, der er følsom over for både gammastråler og neutroner.

"Det er en spektroskopisk krystal, hvilket betyder, ved hjælp af denne krystal, vi kan registrere tilstedeværelse og intensitet af stråling, samt identificere hvilke isotoper der udsender stråling ved at måle energien, "sagde Dr. Alexei Churilov, primærforsker og seniorforsker ved Radiation Monitoring Devices Inc. (RMD).

CLYC -krystallen fremstilles som et kommercielt produkt af RMD og bruges stort set til at detektere og differentiere både skadelige og ufarlige strålingsniveauer. Krystallens hovedapplikation er hjemlandssikkerhed som en metode til at opdage smuglet nukleare materialer, men kan også bruges til efterforskning af olie og gas, medicinsk billeddannelse, partikel- og rumfysik og videnskabelige instrumenter.

Imidlertid, de jordvoksede krystaller har vist defekter som revner, korngrænser og inklusioner, hændelser, som forskere som Churilov håber at fjerne ved at bruge rumstationens mikrogravitationsmiljø som et væksthabitat.

Forskning har vist, at mange, dog ikke alle, krystaller drager fordel af vækst i mikrogravitation. Selvom ræsonnementet bag dette fænomen stadig undersøges, forskning peger på manglen på opdriftsinduceret konvektion, hvilket påvirker transport af molekyler i krystallen.

"Vores endelige mål er at studere væksten af ​​CLYC i mikrogravitation uden indblanding af konvektion og at forbedre produktionen af ​​krystallen på jorden, "sagde Churilov.

Forskningen til CLYC Crystal Growth -undersøgelsen vil blive udført inden for størkningen ved hjælp af en baffel i forseglede ampuller og ovne (SUBSA ovne og indsatser). SUBSA hjælper forskere med at fremme forståelsen af ​​processer involveret i halvlederkrystalvækst. Det tilbyder en gradientfryseovn til materialevidenskabelige undersøgelser. SUBSA blev oprindeligt drevet ombord på rumstationen i 2002, SUBSA -hardware er blevet moderniseret og opdateret med dataindsamling, video- og kommunikationsgrænseflader i høj opløsning.

Under undersøgelsen, fire krystalvækstkørsler vil blive gennemført ombord på rumstationen og derefter i de jordbaserede SUBSA-ovne, give forskere et indblik i tyngdekraften på deres vækst. Når undersøgelsen er afsluttet, de rumvoksne krystaller vil blive sammenlignet med deres modstykker på Jorden og testet for ufuldkommenheder og effektivitet som strålingsdetektorer.

Selvom mikrogravitation ikke kan efterlignes eller gengives på jorden, resultaterne fra undersøgelsen vil give oplysninger om, hvilke krystalmetoder der skal bruges på Jorden, hvordan man forbedrer ampullen og ovnsdesignet, og hvilke krystalvækstparametre der skal ændres i jagten på en mere perfekt krystalliseringsproces.

Selvom CLYC Crystal Growth -undersøgelsens samlede vægt er lille, kun få kilo sammen med emballage, fordelene kan være enorme, da de data, der er indsamlet under undersøgelsen, straks vil blive brugt til fremstilling af CLYC -krystaller.