A Rocket Based Detector for Imaging Auroral X-Ray Emissions

1. A Rocket Based Detector for Imaging Auroral X-Ray Emissions Anders Groth Helland

2. Problembeskrivelse • Energetisk elektronnedbør • Øker mengden NO i atmosfæren • IR radiator, energibudsjett • Spiser ozon • Setter opp store strømmer • Genererer røntgenstråling

3. 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)

4. Energetisk Elektronnedbør • Høy solaktivitet → Mye nedbør • Vekselvirker med atmosfæren • Ionisering • Elektriske strømmer • Dissosiering • Eksitering • Oppvarming av nøytrale gasser • Kjemiske endringer • Bremsestråling

5. Røntgenstrålingens vekselvirkninger i atmosfæren • Fotoelektrisk effekt • Compton spredning • Parproduksjon

6. Dominerende prosesser i forskjellige energiområder i luft

7. Fjernmåling av røntgen • Observere store områder • “Synlig” i dagslys • Gir diskret elektronenergier

8. Metoder • Ballong • Rakett • Satellitt

9. Rakett

10. Opprinnelig skisse ESPRIT skisse Design av røntgenkamera

11. Opprinnelig skisse ESPRIT skisse

13. EOC Detectors & Preamps Shaper ID Buffer FIFO ADC Bias WordPulse Timer Ga t e PCM Power Converter FramePulse Bit Clock User Interface (PC) Housekeeping Batteries TM Flytskjema

14. Forforsterker

15. Bias

16. Brakett for kretskort

17. Brakett Plassering Montering

18. 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

20. Elektronikk • Forforsterker

21. Elektronikk • Bias

22. Elektronikk • Forsinkelselinjepulsformingsforsterker

23. Elektronikk • Triggerkrets

24. Elektronikk • Peak and Hold

25. Elektronikk • Grensesnitt

26. Redundans

27. Testing av detektor og forforsterker

28. Testing av detektor og forforsterker

29. Linearitets test

30. Kalibrering

31. Kalibrering

32. Solid State Elektron Detektorer

33. PCM

34. 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

35. Eksperimenter • Penn State (USA) • Plasma Frequency Probe • Langmuir Probe • Magnetometer • Sun Sensor • Photometer Camera og Noctilucent Cloud Experiment

36. Eksperimenter • Universitetet i Bergen • Røntgenkamera • Solid State Elektron Detektorer • Sol/horisont sensor • Universitetet i Oslo • Akselerometer eksperiment • Høyskolen i Narvik • Aerosol eksperiment

38. ESPRIT Raketten • To-trinns Terrier-Improved Orion rakettmotor • Apogeum : 169045 m • Nyttelast: 194 kg • Totalvekt : 1482 kg • Lengde med motorer: 10 m

39. Integrering

40. Oppskytningen

42. Bakkebaserte instrumenter • AIRIS • EISCAT • Magnetometer • Radar ALWIN

44. Elektronmålinger

45. Røntgenmålinger i hver detektor

46. Røntgenmålinger i sektorer

47. Konklusjon • Alle detektorer fungerte under rakettflukten • Alle instrumentene på ESPRIT fungerte