En ny teknik utvecklad av Los Alamos National Laboratory och Honeywell tillhandahåller nödvändig information om atmosfärisk miljö till flygindustrin. Enheten, kallas TinMan, har kvantifierat antalet termiska neutroner, partiklar skapade av naturlig solstrålning – vilket ger flygindustrin en standard som den kan utvärdera sina halvledardelar.

"Få studier har utförts relaterade till effekterna av termiska neutroner på flygplan, och ingen har kunnat definiera deras intensitet inuti plan, sa Stephen Wender, en instrumentforskare vid Los Alamos Neutron Science Center. "Det var inte förrän nyligen som de teoretiserades för att påverka komponenternas tillförlitlighet."

Världen har känt till dessa atmosfäriska strålningseffekter sedan 1960-talet. När solstrålningen träffar atmosfären, det duschar partiklar på jorden, inklusive protoner, elektroner, och tunga joner, och producerar även högenergineutroner. Men till skillnad från protoner och elektroner, neutroner är inte laddade och kan passera genom atmosfären och fasta föremål som metallskrovet på ett plan. När dessa neutroner träffar något som liknar en mikroprocessor, energin den avsätter i systemet kan resultera i en enda effekthändelse, vilket kan påverka komponenternas tillförlitlighet.

Termiska neutroner skapas efter att högenergineutroner kolliderar med material och förlorar energi. Resultatet är en partikel med mindre energi:en termisk neutron. De tiotusentals liter bränsle som lagras i flygplan är en mycket effektiv producent av termiska neutroner. Medan högenergi-neutronmiljön länge har kvantifierats, den termiska miljön, eftersom det beror på den omgivande miljön, har inte uppmätts fullt ut på de högre höjderna inom ett flygplan.

Termiska neutroner har nyligen studerats efter halvledartillverkningsindustrin, som producerar halvledarelektronik, började använda en metall som kallas bor i sina delar. Bor-10 är en isotop av bor och är känt för att vara känsligt för termiska neutroner.

"Att mäta den termiska neutronmiljön på höjden ger en viktig del av information för flygindustrin, sa Laura Dominik, en kille med Honeywell. "Vi är glada att detta gemensamma projekt, under loppet av mer än ett dussin flyg, har nu levererat den mest exakta mätningen hittills av denna partikeltyp i flygplan."

TinMan är en liten enhet, lite tjockare än en bärbar dator, och är den enda termiska neutrondetektorn designad för användning i ett flygplan. Dess mål var att åka med på en serie flygningar, ständigt mäta förändringar i termisk neutronintensitet, som kan fluktuera med flygplanets höjd och latitud. Dessa mätningar skulle sedan användas för att definiera den termiska neutronmiljön i flygplan, ett nödvändigt steg för att utvärdera halvledarelektronik med bor-10.

Under de senaste två åren, TinMan har följt med 14 NASA-flygningar. Under dessa resor, TinMan kunde spåra termisk neutronintensitet under olika höjd- och latitudförändringar på flygningar i USA och i Europa. TinMan har definierat miljön för termisk neutronintensitet, data som nu har distribuerats till internationella organ och inkluderats i rapporter för att säkerställa att elektronik med bor-10 kan utvärderas korrekt för användning i flygplan.

"Vi är mycket glada över att kunna tillhandahålla en omfattande uppsättning mätningar av den termiska neutronmiljön i flygplan, " Sa Wender. "När förändringar i tillverkningen fortsätter, denna information kommer att etablera en viktig baslinje som används för att utvärdera halvledardelar för hela flygindustrin."