Thiết bị dò neutron nhiệt trong máy bay
Một công nghệ mới do Phòng thí nghiệm quốc gia Mỹ Los Alamos và Honeywell, một công ty chuyên về công nghệ hàng không, phát triển sẽ cung cấp thông tin về môi trường khí quyển cho ngành công nghiệp hàng không.
Thiết bị mang tên TinMan có thể xác định định lượng neutron nhiệt, các hạt được tạo bằng bức xạ nhiệt mặt trời tự nhiên – trao cho ngành công nghiệp hàng không vũ trụ một tiêu chuẩn để ngành này có thể đánh giá được các bộ phận bán dẫn của mình.
“Một vài nghiên cứu thực hiện trước đây có liên quan đến những tác động của neutron nhiệt lên máy bay nhưng không nghiên cứu nào có khả năng xác định được cường độ của chúng bên trong các máy bay”, Stephen Wender, một nhà khoa học về thiết bị tại Trung tâm khoa học Neutron Los Alamos nói. “Dù chưa xác định được trên thực tế nhưng về lý thuyết thì chúng đã chứng tỏ là có tác động đến độ tin cậy của các thành phần”.
Kể từ những năm 1960 thì thế giới đã biết đến những tác động cả bức xạ khi quyển. Vì bức xạ mặt trời “va” vào bầu khí quyển, nó tạo ra những cơn mưa các hạt rơi xuống trái đất, bao gồm các proton, electron và các ion nặng, và cũng tạo ra các neutron năng lượng cao. Nhưng không như các proton và electron, các neutron không tích điện và có thể xuyên qua bầu khí quyển và các vật thể rắn như vỏ kim loại của một máy bay. Khi các neutron đánh trúng một bộ vi xử lý, năng lượng được lưu giữ trong hệ thống này có thể dẫn đến một sự kiện ảnh hưởng, vốn có thể tác động lên độ tin cậy của các thành phần.
Các neutron nhiệt được tạo ra sau khi các neutron năng lượng cao va chạm với các vật liệu và mất năng lượng. Kết quả là một hạt ít năng lượng hơn: một neutron nhiệt. Hàng chục nghìn gallon nhiên liệu lưu trữ trong các máy bay được coi là nơi sản xuất các neutron nhiệt vô cùng hiệu quả.Trng khi môi trường neutron năng lượng cao đã được định lượng từ lâu thì môi trường nhiệt chưa được đo đạc đầy đủ tại các cao độ bên trong một máy bay, bởi vì nó còn phụ thuộc vào môi trường xung quanh.
Các neutron được nghiên cứu nhiều trong thời gian gần đây sau khi ngành công nghiệp sản xuất bán dẫn, vốn chế tạo các thiết bị điện tử bán dẫn, bắt đầu sử dụng một kim loại tên là boron cho các thành phần thiết bị. Boron-10 là một đồng vị của boron và được biết đến là nhạy với các neutron nhiệt.
“Việc đo đạc môi trường neutron nhiệt tại độ cao đem lại một phần thông tin quan trọng cho ngành công nghiệp hàng không vũ trụ”, Laura Dominik, một nhà nghiên cứu, nói. “Chúng tôi hài lòng với dự án hợp tác chung này hiện đem đến phép đo chính xác bậc nhất dạng hạt này trên máy bay”.
TinMan là một thiết bị nhỏ, có độ dày nhỉnh hơn một máy tính xách tay, và là máy dò neutron nhiệt duy nhất được thiết kế để sử dụng trren máy bay. Mục tiêu của nó là đo đạc sự thay đổi của cường độ neutron nhiệt trên máy bay, vốn có thể dao động theo chiều cao và vĩ độ của máy bay. Những đo đạc này có thể còn được sử dụng để xác định môi trường neutron nhiệt trên máy bay, một bước cần thiết để đánh giá các thành phần thiết bị điện tử bán dẫn chứa boron-10.
Trong hai năm qua, TinMan đã có mặt trên 14 chuyến bay của NASA. Qua những chuyến bay này, TinMan có thể theo sát được cường độ neutron nhiệt trong nhiều cao độ và vĩ độ khác nhau trên các chuyến bay nội địa Mỹ và tại châu Âu. TinMan đã xác định được môi trường của cường độ neutron nhiệt. Dữ liệu thu thập được đã được chia sẻ với các cơ quan hàng không quốc tế thông qua các báo cáo để đảm bảo cho các thiết bị điện tử chứa boron-10 có thể được đánh giá một cách đúng đắn.
“Chúng tôi rất vui mừng cung cấp một bộ đo đạc toàn diện môi trường neutron nhiệt trên máy bay”, Wender nói. “Vì những thay đổi trong ngành sản xuất sẽ diễn ra liên tục, thông tin này sẽ thiết lập một cơ sở quan trọng để đánh giá các thành phần bán dẫn cho toàn bộ ngành công nghiệp hàng không vũ trụ”.
Thanh Phương tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2021-04-los-alamos-technology-thermal-neutrons.html
