Detektorn och elektroniken i en ny neutronspektrometer som testas i rymden för att övervaka strålning för framtida bemannade NASA-rymduppdrag byggdes och testades vid National Space Science and Technology Center (NSSTC) vid University of Alabama i Huntsville (UAH).

Fast Neutron Spectrometer (FNS) finns nu ombord på den internationella rymdstationen.

Neutroner bidrar till besättningens strålningsexponering och måste mätas för att bedöma exponeringsnivåer. FNS, utvecklad av NASA:s Marshall Space Flight Center (MSFC) och Johnson Space Center (JSC), använder en ny instrumentdesign som avsevärt kan förbättra tillförlitligheten för att identifiera neutroner i det blandade strålningsfältet som finns i rymden. MSFC:s principutredare och teamledare är Mark Christl. NASA JSCs projektledare är Catherine Mcleod och teknisk ledare är Eddie Semones på NASA JSC.

"Vår teknik förbättrar den väletablerade "capture-gated" metoden som använder bor-10-laddade plastscintillatorer för att mäta energin hos snabba neutroner, " säger Evgeny Kuznetsov, en forskningsingenjör vid UAH:s Center for Space Plasma and Aeronomic Research (CSPAR), som tillsammans med CSPAR-forskaren John Watts arbetade på enheten. "Det centrala elementet i FNS är en skräddarsydd kompositscintillator kombinerad med specialiserad elektronik som arbetar tillsammans för att tydligt separera signalerna från neutroner från signalerna från andra former av strålning."

FNS är utplacerad på ISS i sex månader för att genomföra en teknikdemonstration för att utvärdera dess prestanda i en rymdmiljö. Den kommer då att finnas kvar på obestämd tid för att uppfylla sekundära mål.

"FNS-centraldetektorn tillverkades i labbet vid NSSTC och består av en struktur av 5, 000 regelbundet placerade neutronkänsliga Li6-dopade scintillerande glasfibrer gjutna i en enliters plastscintillator, säger Kuznetsov.

I kombination med speciellt justerade parametrar för avläsningselektronik, konstruktionen gör att detektorn kan mäta neutronspektrumet i en miljö med blandad strålning.

"Scintillationsljuset som produceras i dessa två scintillatorer är distinkt, och vi utnyttjar denna skillnad för att bättre förstå de signaler som genereras som svar på neutroner, " säger Watts. "Plastscintillatorn reagerar på att neutronen förlorar all sin energi, och glasfibrerna ger en positiv identifiering av att en neutron fångades. Denna sekvens av signaler producerar en trigger i elektroniken, och data registreras för analys."

Vid UAH, Watts gjorde simuleringar av detektorns prestanda och simuleringar av gammaavstötningseffektivitet. Kuznetsov designade front-end elektronikkort, som tar emot signaler från fotomultiplikatorrör fästa på motsatta sidor av den centrala detektorn. Dessa elektronikkort förstärker och konditionerar förvärvade signaler för att uppnå optimal neutrondetekteringseffektivitet och mätning av energin hos de registrerade neutronerna. Kuznetsov deltog också i tillverkningen av den centrala detektorn.

Data som samlats in under FNS flygning på ISS kommer att användas för att utvärdera prestandan hos neutronmätningstekniken samt FNS förmåga att operera i rymdmiljön.

"Denna validering är avgörande för att säkerställa att FNS kan uppfylla strålningsövervakningskraven för den djupa rymdmiljön under bemannade utforskningsuppdrag, " säger Kuznetsov. "Data som samlas in av FNS kommer att analyseras och jämföras med mätningar gjorda med andra tekniker och med beräkningar av neutronflödet som förutsägs av modeller av ISS i den låga jordens omloppsbana."