Ny Los Alamos-teknologi registrerer termiske neutroner i fly

En ny teknologi udviklet af Los Alamos National Laboratory og Honeywell giver den nødvendige information om atmosfærisk miljø til luftfartsindustrien. Enheden, kaldet TinMan, har kvantificeret antallet af termiske neutroner, partikler skabt af naturlig solstråling - hvilket giver rumfartsindustrien en standard, hvormed den kan evaluere sine halvlederdele.

"Der er udført få undersøgelser relateret til virkningerne af termiske neutroner på fly, og ingen har været i stand til at definere deres intensitet inde i planer, " sagde Stephen Wender, en instrumentforsker i Los Alamos Neutron Science Center. "Det var først for nylig, at de blev teoretiseret til at have en indvirkning på komponenternes pålidelighed."

Verden har kendt til disse atmosfæriske strålingspåvirkninger siden 1960'erne. Da solstråling rammer atmosfæren, det kaster partikler ud på jorden, inklusive protoner, elektroner, og tunge ioner, og producerer også højenergi-neutroner. Men i modsætning til protoner og elektroner, neutroner er ikke ladede og kan passere gennem atmosfæren og faste genstande som metalskroget på et fly. Når disse neutroner rammer noget som en mikroprocessor, den energi, den afsætter i systemet, kan resultere i en enkelt effekthændelse, hvilket kan påvirke komponenternes pålidelighed.

Termiske neutroner dannes efter neutroner med høj energi kolliderer med materialer og mister energi. Resultatet er en partikel med mindre energi:en termisk neutron. De titusindvis af liter brændstof, der er lagret i fly, er en meget effektiv producent af termiske neutroner. Mens højenergi-neutronmiljøet længe har været kvantificeret, det termiske miljø, fordi det afhænger af det omgivende miljø, ikke er blevet målt fuldt ud i de højere højder i et fly.

Termiske neutroner er for nylig blevet undersøgt efter halvlederfremstillingsindustrien, som producerer halvlederelektronik, begyndte at bruge et metal kaldet bor i dets dele. Bor-10 er en isotop af bor og er kendt for at være følsom over for termiske neutroner.

"Måling af det termiske neutronmiljø i højden giver en vigtig information til rumfartsindustrien, " sagde Laura Dominik, en fyr med Honeywell. "Vi er glade for, at dette fælles projekt, i løbet af mere end et dusin flyvninger, har nu leveret den mest nøjagtige måling til dato af denne partikeltype i fly."

TinMan er en lille enhed, lidt tykkere end en bærbar computer, og er den eneste termiske neutrondetektor designet til brug i et fly. Dens mål var at køre med på en række flyvninger, konstant måling af ændringer i termisk neutronintensitet, som kan svinge med flyets højde og bredde. Disse målinger vil derefter blive brugt til at definere det termiske neutronmiljø i fly, et nødvendigt skridt til at evaluere halvlederelektronik med bor-10.

I de seneste to år har TinMan har ledsaget 14 NASA-flyvninger. Igennem disse ture, TinMan var i stand til at spore termisk neutronintensitet under forskellige højde- og breddegrader på flyvninger i USA og i Europa. TinMan har defineret miljøet med termisk neutronintensitet, data, der nu er blevet distribueret til internationale agenturer og inkluderet i rapporter for at sikre, at elektronik med bor-10 kan evalueres korrekt til brug i fly.

"Vi er meget glade for at kunne levere et omfattende sæt af målinger af det termiske neutronmiljø i fly, " sagde Wender. "Efterhånden som ændringer i produktionen fortsætter, disse oplysninger vil fastlægge en vigtig grundlinje, der bruges til at evaluere halvlederdele til hele luftfartsindustrien. "