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Quanto "invecchiano" i materiali nello spazio?

22/12/2020

Ricercatori dell’Istituto di materiali per l’elettronica ed il magnetismo (Imem) del Cnr di Parma, in collaborazione con colleghi del Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas Università di Coimbra e Università di Beira Interio, Portogallo, dell’Istituto Nazionale di Astrofisica di  Bologna e dell’Università di Ferrara, hanno proposto un progetto per lo studio della resistenza di materiali e dispositivi per astronomia a raggi Gamma nello spazio.

Il progetto, finanziato dal bando “Announcement of Opportunity 2020 Euro Material Ageing” dell’European Space Agency (ESA), prevede di portare questi materiali sulla stazione spaziale internazionale per un periodo di sei mesi e di verificare l’effetto dell’esposizione all’ambiente spaziale sulle caratteristiche dei materiali.

L'analisi dei potenziali effetti dell'ambiente di radiazione nello spazio sui materiali dei rivelatori e per la lente di Laue per la focalizzazione dei raggi gamma per i futuri telescopi a raggi Gamma è, infatti, fondamentale per progettare una missione spaziale di astrofisica ad alta energia.

Il progetto, in particolare, intende indagare i danni da radiazioni sui cristalli curvi che permettono la focalizzazione dei fasci Gamma e sui materiali che compongono il rivelatore per raggi Gamma in condizioni di irraggiamento le più vicine possibili alle reali condizioni nello spazio, il che consente una previsione più accurata della vita effettiva dello strumento.

I materiali da studiare sono cristalli di Cadmio-Zinco-Tellurio (CZT), Cadmio-Tellurio, Germanio  e Silicio, componenti principali nelle missioni  All-sky Medium Energy Gamma-ray Observatory (AMEGO) e Advanced Surveyor of Transient Events e Nuclear Astrophysics (ASTENA), approvate dall’'ESA.

La missione si basa su tecnologie attualmente in fase di intenso sviluppo: i sensori basati su CZT/CdTe saranno utilizzati nel modulo calorimetrico 3-D di AMEGO così come nel rivelatore 3-D sul piano focale del Narrow Field Telescope (NFT) che è basato su una lente di Laue.

Con il supporto dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI)  e Istituto Nazionale di Astrofisica, sono attualmente in fase di sviluppo presso il Cnr-Imem di Parma l'ottica NFT basata su lente di Laue, realizzata con cristalli curvi al Germanio e al Silicio e i rivelatori di raggi gamma basati su cristalli di CZT con risoluzione spaziale in 3D. Nel progetto si propone di testare l'impatto dell'ambiente di radiazione su questi materiali per verificare la stabilità della curvatura dei cristalli, fondamentale per mantenere l’efficienza di focalizzazione dei fasci di raggi Gamma e la stabilità dell’incollaggio dei cristalli sul supporto, (fatto di quarzo) ottenuto utilizzando un adesivo attivato con raggi ultra violetti con contrazione  bassa o nulla.Nell'ottica NFT gli spessori del materiale variano da 1 a 5 mm a seconda della rispettiva energia di lavoro.

 

 

 

Per informazioni:
Claudio Ferrari
Cnr - Imem
claudio.ferrari@imem.cnr.it
0521/269222