Instrumentos tipo Liulin

El tipo Liulin es una clase de instrumentos de espectrometría - dosimetría . ^{[ 1 ]} Estos instrumentos son tipos específicos de sensores de radiación ionizante basados ​​en semiconductores , capaces de medir la energía depositada por la partícula en un diodo PIN de silicio y también el flujo de partículas. Los datos medidos de salida constituyen una serie temporal de intensidad espectral. Los datos sobre la radiación de campo mixto (generalmente rayos cósmicos secundarios ) se utilizan para calcular la dosis de radiación relevante para la misión específica, por ejemplo, para una tripulación o un equipo aeroespacial. Las principales ventajas de este tipo de detector de radiación ionizante, en comparación con las configuraciones clásicas con centelleadores , son una reducción significativa de peso y tamaño, junto con un consumo de energía extremadamente bajo. ^{[ 2 ]}

El primer dispositivo Liulin se desarrolló entre 1986 y 1988 para el programa científico del segundo cosmonauta búlgaro destinado al vuelo en la estación espacial MIR . Tras la desorbitación de la estación MIR, se continuaron realizando experimentos similares con versiones revisadas de los detectores en la ISS .

Desde principios de 2015, se han desarrollado detectores de hardware de código abierto basados ​​en la misma tecnología, denominados SPACEDOS. Posteriormente, los instrumentos SPACEDOS, en diferentes variantes, se utilizan a bordo de la ISS junto con los dosímetros Liulin. ^{[ 3 ]}

Todos los instrumentos dosimétricos tipo Liulin utilizan uno o más detectores de silicio y miden la energía depositada y el número de partículas en el período que llega al detector o detectores. En particular, cuando las partículas cargadas impactan contra el dispositivo, el material semiconductor se ioniza y se mide la carga, lo que permite calcular la tasa de dosis y el flujo de partículas.

En detalle, el procesamiento de la señal en el instrumento LIULIN original se basaba en un diodo PIN de silicio seguido de un amplificador de conformación sensible a la carga (CSA). El número de pulsos a la salida del CSA por encima de un umbral determinado era proporcional al flujo de partículas que incidía en el detector; la amplitud de los pulsos a la salida del CSA era proporcional a la energía depositada por las partículas. Además, la integral de los depósitos de energía de las partículas acumuladas en el detector durante el intervalo de medición permitía calcular la tasa de dosis. ^{[ 4 ]}

El concepto original tiene un inconveniente significativo en la baja repetibilidad de los instrumentos LIULIN originales porque el umbral de detección de picos se establecía mediante un potenciómetro mecánico, que era sensible a la configuración inicial y a las vibraciones durante el uso. ^{[ 5 ]}

Esa situación dio lugar al diseño de varios instrumentos de código abierto equivalentes a Liulin desarrollados en la República Checa, denominados AIRDOS y SPACEDOS, ^{[ 6 ]} donde el umbral de energía dado se reemplaza por la invención de un nuevo tipo de detector de picos con memoria analógica. El circuito de procesamiento de señal mejorado optimiza múltiples parámetros, no solo el problema de los diferentes umbrales de energía de las distintas piezas del detector Liulin, sino que, al mismo tiempo, permite la detección de energías depositadas hasta el nivel de ruido del propio detector. ^{[ 7 ]}

El uso principal del tipo de detector semiconductor descrito es en la dosimetría de rayos cósmicos. Existen múltiples variantes de detectores tipo Liulin que extienden sus casos de uso a la dosimetría de aviones comerciales. Por ejemplo, existe una variante de hardware de código abierto, los instrumentos AIRDOS, especialmente diseñados para varios tipos de UAV. ^{[ 8 ] [ 9 ]}