Normal text - click to edit

A Rocket Based Detector for Imaging

Auroral X-Ray Emissions

Anders Groth Helland

Normal text - click to edit

Problembeskrivelse

• Energetisk elektronnedbør

• Øker mengden NO i atmosfæren– IR radiator, energibudsjett– Spiser ozon

• Setter opp store strømmer

• Genererer røntgenstråling

Normal text - click to edit

ESPRIT(Engineering/Scientific Project for

Research and International Teamwork)

• Samarbeidsprosjekt mellom– Pennsylvania State University (PSU) (USA)– Universitetet i Bergen (UiB)– Universitetet i Oslo (UiO)

– Høyskolen i Narvik (HiN)

Normal text - click to edit

Energetisk Elektronnedbør

• Høy solaktivitet → Mye nedbør• Vekselvirker med atmosfæren

– Ionisering

– Elektriske strømmer

– Dissosiering

– Eksitering

– Oppvarming av nøytrale gasser

– Kjemiske endringer

– Bremsestråling

Normal text - click to edit

Røntgenstrålingens vekselvirkninger i atmosfæren

• Fotoelektrisk effekt

• Compton spredning

• Parproduksjon

Normal text - click to edit

• Dominerende prosesser i forskjellige energiområder i luft

Normal text - click to edit

Fjernmåling av røntgen

• Observere store områder

• “Synlig” i dagslys

• Gir diskret elektronenergier

Normal text - click to edit

Metoder

• Ballong

• Rakett

• Satellitt

Normal text - click to edit

Rakett

Normal text - click to edit

Design av røntgenkamera

• Opprinnelig skisse • ESPRIT skisse

Normal text - click to edit

• Opprinnelig skisse • ESPRIT skisse

Normal text - click to edit

Normal text - click to edit

Flytskjema

Detectors&

Preamps

Detectors&

Preamps ShaperShaper IDID

ADCADC

BufferBuffer FIFOFIFO

BiasBias

Power Converter

Power Converter

HousekeepingBatteries

HousekeepingBatteries

PCMPCM

TMTM User Interface

(PC)

User Interface

(PC)

EOC

BitClock

BitClock

WordPulse

WordPulse G

ate

Gate

TimerTimer

FramePulse

FramePulse

Normal text - click to edit

Forforsterker

Normal text - click to edit

Bias

Normal text - click to edit

Brakett for kretskort

Normal text - click to edit

Montering

• Brakett • Plassering

Normal text - click to edit

Detektorer• Kadmium Sink Tellurid (CdZnTe) • Pixel størrelse: 10mm x 10mm x 3 mm• Trenger ingen kjøling• God effektivitet fra lave energier til over 100 keV

Normal text - click to edit

Normal text - click to edit

Elektronikk• Forforsterker

Normal text - click to edit

Elektronikk• Bias

Normal text - click to edit

Elektronikk• Forsinkelselinjepulsformingsforsterker

Normal text - click to edit

Elektronikk• Triggerkrets

Normal text - click to edit

Elektronikk

• Peak and Hold

Normal text - click to edit

Elektronikk

• Grensesnitt

Normal text - click to edit

Redundans

Normal text - click to edit

Testing av detektor og forforsterker

Normal text - click to edit

Testing av detektor og forforsterker

Normal text - click to edit

Linearitets test

Normal text - click to edit

Kalibrering

Normal text - click to edit

Kalibrering

Normal text - click to edit

Solid State Elektron Detektorer

Normal text - click to edit

PCM

Normal text - click to edit

ESPRIT“Our mission is scientific but our goals are educational”

• Hovedmålet for prosjektet var:– Gi studenter kunnskap om et fullskala internasjonalt

rakettprogram

– Gjøre in situ målinger i den øvre del av mesosfæren, og nedre del av termosfæren

– Gjøre målinger av rakettens oppførsel

– Analysere data

Normal text - click to edit

Eksperimenter

• Penn State (USA)– Plasma Frequency Probe– Langmuir Probe– Magnetometer– Sun Sensor– Photometer Camera og Noctilucent Cloud

Experiment

Normal text - click to edit

Eksperimenter• Universitetet i Bergen

– Røntgenkamera– Solid State Elektron Detektorer– Sol/horisont sensor

• Universitetet i Oslo– Akselerometer eksperiment

• Høyskolen i Narvik– Aerosol eksperiment

Normal text - click to edit

Normal text - click to edit

ESPRIT Raketten

• To-trinns Terrier-Improved Orion rakettmotor

• Apogeum : 169045 m

• Nyttelast: 194 kg

• Totalvekt : 1482 kg

• Lengde med motorer: 10 m

Normal text - click to edit

Integrering

Normal text - click to edit

Oppskytningen

Normal text - click to edit

Normal text - click to edit

Bakkebaserte instrumenter

• AIRIS

• EISCAT

• Magnetometer

• Radar ALWIN

Normal text - click to edit

Normal text - click to edit

Elektronmålinger

Normal text - click to edit

Røntgenmålinger i hver detektor

Normal text - click to edit

Røntgenmålinger i sektorer

Normal text - click to edit

Konklusjon

• Alle detektorer fungerte under rakettflukten

• Alle instrumentene på ESPRIT fungerte

Normal text - click to edit