Тип Liulin - это класс спектрометрических - дозиметрических приборов. [1] Приборы представляют собой особые типы полупроводниковых датчиков ионизирующего излучения , которые способны измерять поглощенную энергию частицы в кремниевом PIN-диоде , а также поток частиц. Измеренные выходные данные затем представляют собой временной ряд спектральной интенсивности. Данные о смешанном полевом излучении (обычно вторичных космических лучах ) затем используются для расчета дозы облучения, соответствующей конкретной миссии, например, для экипажа или аэрокосмического оборудования. Основными преимуществами этого типа детектора ионизирующего излучения по сравнению с классическими установками со сцинтилляторами являются значительное снижение веса и размера вместе с чрезвычайно низким энергопотреблением. [2]
Первый прибор Liulin был разработан в 1986–1988 годах для научной программы второго болгарского космонавта для полета на космической станции МИР . После схода с орбиты станции МИР на МКС продолжаются аналогичные эксперименты с доработанными версиями детекторов .
С начала 2015 года разрабатываются открытые аппаратные детекторы на основе той же технологии под названием SPACEDOS. Затем приборы SPACEDOS в разных вариантах используются на борту МКС параллельно с дозиметрами Liulin. [3]
Все дозиметрические приборы типа Liulin используют один или несколько кремниевых детекторов и измеряют переданную энергию и количество частиц за период в детекторе(ах). Когда заряженные частицы попадают в устройство, полупроводниковый материал ионизируется, а заряд измеряется, что позволяет рассчитать мощность дозы и поток частиц.
В деталях, обработка сигнала в оригинальном приборе LIULIN была основана на одном кремниевом PIN-диоде , за которым следовал усилитель с чувствительным к заряду формирователем (CSA). Количество импульсов на выходе CSA выше заданного порога было пропорционально потоку частиц, попадающих на детектор; амплитуда импульсов на выходе CSA была пропорциональна энергии, выделяемой частицами. Кроме того, интеграл выделения энергии частицами, накопленной в детекторе в течение интервала измерения, позволял рассчитать мощность дозы. [4]
Первоначальная концепция имела существенный недостаток, заключающийся в плохой повторяемости оригинальных приборов LIULIN, поскольку порог обнаружения пика устанавливался механическим триммером, который был чувствителен к первоначальной настройке и вибрациям во время использования. [5]
Эта ситуация привела к разработке нескольких инструментов с открытым исходным кодом, эквивалентных Liulin, разработанных в Чешской Республике под названием AIRDOS и SPACEDOS, [6] , где заданный энергетический порог заменен изобретением нового типа пикового детектора с аналоговой памятью. Улучшенная схема обработки сигнала улучшает несколько параметров не только проблему с различным энергетическим порогом различных частей детектора Liulin, но и в то же время позволяет обнаруживать вложенные энергии вплоть до шума самого детектора. [7]
Основное применение описанного типа полупроводникового детектора — дозиметрия космических лучей. Существует несколько вариантов детекторов типа Liulin, которые расширяют его применение до дозиметрии авиалайнеров. Например, существует вариант аппаратных инструментов AIRDOS с открытым исходным кодом, специально разработанных для нескольких типов беспилотных летательных аппаратов. [8] [9]
