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リューリン型は分光測定-線量測定装置の一種です。[1]この装置は、シリコンPIN ダイオード内の粒子の蓄積エネルギーと粒子のフラックスを測定できる半導体ベースの電離放射線センサーの特定のタイプです。測定されたデータ出力は、スペクトル強度の時系列です。混合フィールド放射線 (通常は二次宇宙線) に関するデータは、乗組員や航空宇宙機器などの特定のミッションに関連する放射線量を計算するために使用されます。シンチレーターを使用した従来のセットアップと比較したこのタイプの電離放射線検出器の主な利点は、重量とサイズが大幅に削減され、消費電力が非常に低いことです。[2]
歴史
最初のリューリン装置は、1986年から1988年にかけて、ブルガリア人2人目の宇宙飛行士がミール宇宙ステーションで飛行するための科学プログラムのために開発されました。ミール宇宙ステーションが軌道から外れた後も、改良版の検出器を使った同様の実験がISSで継続されています。
2015年の初めから、SPACEDOSと呼ばれる同じ技術に基づいたオープンソースのハードウェア検出器が開発されました。その後、さまざまなバージョンのSPACEDOS機器が、Liulin線量計と並行してISSに搭載されて使用されています。[3]
機能の原理
すべてのリューリン型線量測定機器は 1 つ以上のシリコン検出器を使用し、特に荷電粒子がデバイスに衝突したときに検出器に蓄積されたエネルギーと粒子の数を測定します。半導体材料はイオン化され、電荷が測定され、線量率と粒子フラックスを計算できます。
詳細には、オリジナルのLIULIN装置の信号処理は、単一のシリコンPINダイオードとそれに続く電荷感応成形増幅器（CSA）に基づいていました。所定の閾値を超えるCSA出力のパルス数は、検出器に当たる粒子のフラックスに比例し、CSA出力のパルスの振幅は、粒子によって蓄積されたエネルギーに比例しました。さらに、測定間隔中に検出器に蓄積された粒子のエネルギー蓄積の積分により、線量率を計算することができました。[4]
オリジナルのコンセプトでは、ピーク検出閾値が機械式トリマーによって設定されており、初期設定や使用中の振動に敏感であったため、オリジナルのLIULIN機器の再現性が低いという重大な欠点がありました。[5]
この状況により、チェコ共和国でAIRDOSとSPACEDOSと呼ばれるオープンソースのリューリン相当の機器が複数開発されました[6]。これらの機器では、所定のエネルギー閾値がアナログメモリを備えた新しいタイプのピーク検出器の発明によって置き換えられました。改良された信号処理回路は、リューリン検出器の異なる部品の異なるエネルギー閾値の問題だけでなく、検出器自体のノイズに至るまでの蓄積エネルギーの検出も可能にする複数のパラメータを改善しました。[7]
ユースケース
説明した半導体検出器の主な用途は宇宙線線量測定です。Liulin型検出器には、航空機の線量測定にまで用途を広げた複数のバリエーションがあります。たとえば、複数の種類のUAV用に特別に設計されたオープンソースハードウェアAIRDOS機器のバリエーションがあります。[8] [9]
参考文献
- ^ ダチェフ・Ts、ディミトロフ・P;トモフ、B;マトヴィチュク、Y;スパニー、F;プロク、O;ブラブコバ、K;ヤドルニコワ、I (2011)。 「リューリン型分光測定・線量測定装置」。放射線防護線量測定。144 ( 1–4 ): 675–9 .土井:10.1093/rpd/ncq506。PMID 21177270。
- ^ マレク・サマー;シュテパノヴァ、ダグマー。カコナ、マーティン。ヴェリチコ、オレナ。アンブロジョヴァ、イヴァ。プロク、オンドジェ（2022年8月22日）。 「飛行高度での使用のための宇宙線とTimepixを使用したシリコン検出器LiulinとAirdosの校正」。放射線防護線量測定。198 ( 9–11 ): 597–603 .土井:10.1093/rpd/ncac104。PMID 36005970。
- ^ マーティン・カコナ;アンブロジョヴァ、イヴァ。イノゼムツェフ、コンスタンチン O;プロク、オンドジェ;トロチェク、ライサ V;シフバー、レンビット。ヴェリチコ、オレナ。ヤン・クロースト。北村尚志小平智；シュルシャコフ、ヴャチェスラフA（2022年8月22日）。 「Spacedos: 宇宙用途向けのオープンソース PIN ダイオード線量計」。放射線防護線量測定。198 ( 9–11 ): 611–616 .土井:10.1093/rpd/ncac106。PMID 36005980。
- ^ ダチェフ、Ts.P.;マトヴィチュク、Yu.N.セムコバ、合弁会社;コレバ、RT;ボイチェフ、B.ベイノフ、P.カンチェフ、NA;ラコフ、P.イワノフ、Ya.J.トモフ、BT;ペトロフ、VM;レッドコ、VI;コジャリノフ、VI;ティクヴァ、R. (1989)。 「ミール宇宙ステーションに搭乗した2人目のブルガリア人宇宙飛行士の科学プログラムのためのアクティブ検出による宇宙放射線線量測定」。上級スペース解像度9 (10): 247–251。書誌コード:1989AdSpR...9j.247D。土井：10.1016/0273-1177(89)90445-6。PMID 11537299。
- ^ マレク・サマー;シュテパノヴァ、ダグマー。カコナ、マーティン。ヴェリチコ、オレナ。アンブロジョヴァ、イヴァ。プロク、オンドジェ（2022年8月22日）。 「飛行高度での使用のための宇宙線とTimepixを使用したシリコン検出器LiulinとAirdosの校正」。放射線防護線量測定。198 ( 9–11 ): 597–603 .土井:10.1093/rpd/ncac104。PMID 36005970。
- ^ 「SPACEDOS、AIRDOS、GEODOSシリーズの放射線検出器」。www.ust.cz。Universal Scientific Technologies sro 。 2024年1月12日閲覧。
- ^ マーティン、カコナ (2020 年 8 月 26 日)。 「Výzkum kosmického záření na palubách letadel pomocí nově vyvíjeného detektoru na bázi PIN diod」。2024 年1 月 12 日に取得。
- ^ カコナ、M.シュレーグル、J.キセロバ、D.サマー、M.カコナ、J.ルジョバ、M.シュテパン、V.プロック、O.小平、S.クロースト、J.ジョン、Ｄ．アンブロジョヴァ、I.クリスティ、P. (2021 年 3 月 1 日) 「AIRDOS — オープンソースのPINダイオード空中線量計」。計測ジャーナル。16 (3): T03006。Bibcode :2021JInst..16.3006K。土井: 10.1088/1748-0221/16/03/T03006。
- ^ カコナ、ヤクブ;ルジョバ、マルティナ。カコナ、マーティン。サマー、マレック。ポビサー、マルティン;プロク、オンドジェ;ドヴォルザーク、ローマ人。イヴァ、アンブロジョヴァ（2022年8月22日）。 「さまざまなタイプの電離放射線検出器と新しいテレメトリー システム TF-ATMON を使用したリジェネレーター – フォッツァーの最大値の測定」。放射線防護線量測定。198 ( 9–11 ): 712–719 .土井:10.1093/rpd/ncac124。PMID 36005953。