Le matériel de solidification à l'aide d'un déflecteur dans des ampoules scellées (SUBSA) installé par l'astronaute de la NASA Peggy Whitson au cours de l'expédition 5. L'enquête sur le four et les inserts SUBSA comprend une acquisition de données modernisée, interfaces vidéo et de communication haute définition. Crédit :NASA
La recherche sur la croissance cristalline en microgravité a été l'une des premières enquêtes menées à bord de la Station spatiale internationale et se poursuit à ce jour. L'environnement de microgravité unique de l'espace offre un cadre idéal pour produire des cristaux plus parfaits que leurs homologues terrestres. La croissance cristalline des scintillateurs Cs2LiYCl6:Ce en microgravité (CLYC-Crystal Growth), une enquête parrainée par le Centre pour l'avancement des sciences dans l'espace (CASIS), étudiera les avantages potentiels de la croissance du cristal CYLC en microgravité.
Le cristal CLYC est un type spécial de système cristallin à plusieurs composants utilisé pour fabriquer des détecteurs de rayonnement à scintillateur, un appareil sensible à la fois aux rayons gamma et aux neutrons.
"C'est un cristal spectroscopique, ce qui signifie, en utilisant ce cristal, nous pouvons détecter la présence et l'intensité du rayonnement, ainsi que d'identifier quels isotopes émettent un rayonnement en mesurant l'énergie, " a déclaré le Dr Alexei Churilov, chercheur principal et scientifique principal chez Radiation Monitoring Devices Inc. (RMD).
Le cristal CLYC est fabriqué en tant que produit commercial par RMD et est largement utilisé pour détecter et différencier les niveaux de rayonnement nocifs et inoffensifs. La principale application du cristal est la sécurité intérieure en tant que méthode de détection de matières nucléaires de contrebande, mais peut également être utilisé pour l'exploration pétrolière et gazière, l'imagerie médicale, la physique des particules et de l'espace et les instruments scientifiques.
Cependant, les cristaux terrestres ont montré des défauts tels que des fissures, joints de grains et inclusions, incidents que des scientifiques comme Churilov espèrent éliminer en utilisant l'environnement de microgravité de la station spatiale comme habitat de croissance.
Ampoules de vol pour échantillons CLYC Crystal Growth, être transporté vers la Station spatiale internationale. Les cristaux résultants seront comparés à des échantillons au sol pour développer des techniques terrestres de croissance cristalline. Crédit :Alexei Churilov
La recherche a montré que beaucoup, mais pas tous, les cristaux bénéficient de la croissance en microgravité. Bien que le raisonnement derrière ce phénomène soit encore à l'étude, la recherche souligne l'absence de convection induite par la flottabilité, qui affecte le transport des molécules dans le cristal.
"Notre objectif ultime est d'étudier la croissance de CLYC en microgravité sans l'interférence de la convection et d'améliorer la production du cristal sur Terre, " dit Churilov.
La recherche pour l'enquête sur la croissance des cristaux CLYC sera menée dans le cadre de la solidification à l'aide d'un déflecteur dans des fours et inserts à ampoules scellées (fours et inserts SUBSA). SUBSA aide les chercheurs à faire progresser la compréhension des processus impliqués dans la croissance cristalline des semi-conducteurs. Il propose un four de congélation à gradient pour les recherches en science des matériaux. SUBSA a été initialement exploité à bord de la station spatiale en 2002, le matériel SUBSA a été modernisé et mis à jour avec l'acquisition de données, interfaces vidéo et de communication haute résolution.
Les cristaux de CLYC cultivés sur Terre contiennent souvent des imperfections telles que des inclusions (à gauche), fissures (au milieu) et joints de grains (à droite). L'objectif est de comprendre leur formation sans l'interférence de la convection pour améliorer la croissance cristalline sur Terre. Crédit :Alexei Churilov
Au cours de l'enquête, quatre essais de croissance cristalline seront réalisés à bord de la station spatiale puis dans les fours au sol SUBSA, donnant aux chercheurs un aperçu de l'effet gravitationnel sur leur croissance. Une fois l'enquête terminée, les cristaux cultivés dans l'espace seront comparés à leurs homologues sur Terre et testés pour leurs imperfections et leur efficacité en tant que détecteurs de rayonnement.
Bien que la microgravité ne puisse pas être imitée ou reproduite au sol, les résultats de l'enquête fourniront des informations sur les méthodes de cristal à utiliser sur Terre, comment améliorer la conception des ampoules et des fours et quels paramètres de croissance cristalline modifier pour obtenir un processus de cristallisation plus parfait.
Bien que le poids total de l'enquête CLYC Crystal Growth soit faible, seulement quelques kilogrammes avec emballage, les avantages peuvent être immenses car les données recueillies au cours de l'enquête seront immédiatement utilisées dans la production de cristaux CLYC.
