Norsk sensor på romferd

Når NASA setter kursen mot den Internasjonale romstasjonen ISS, blir norsk sensorteknologi med på ferden.

Publisert
Et ørlite støvkorn kan ødelegge produksjonen av sensoren. Reneromsdrakter og avanserte filter er derfor et must ved Mikro- og nanolaboratoriet. Her er forsker Lars Breivik i aksjon. (Foto: Thor Nielssen/Sintef)
Et ørlite støvkorn kan ødelegge produksjonen av sensoren. Reneromsdrakter og avanserte filter er derfor et must ved Mikro- og nanolaboratoriet. Her er forsker Lars Breivik i aksjon. (Foto: Thor Nielssen/Sintef)

Mens vi som har føttene plantet på jorda er beskyttet av atmosfæren, svever astronautene i en ubeskyttet sfære – helt uten vern mot de skadelige strålene som finnes i verdensrommet.

Derfor er det viktig å overvåke de ulike strålingskildene de utsettes for, og ikke minst graden av stråling.

Her kommer et team med norske forskerne inn i bildet: De har utviklet en millimeter tynn sensor som gjør det mulig å både detektere strålingskilden, styrken på strålene og typen stråling – og samtidig visualisere det hele.

– Sensorens avanserte funksjoner, kombinert med den lille størrelsen, har nå vakt NASAs interesse: En romstasjon krever mye utstyr, og plass er derfor en kritisk faktor. Nå skal sensoren utplasseres på romstasjonen ISS.

Det forteller Sintef-forsker og utvikler Niaz Ahmed som jobber ved Mikro- og nanoteknologilaboratoriet (MiNaLab).

Avansert detektiv

Den lille dingsen som er framstilt på en millimeter tykk silisiumskive, og måler ikke mer enn 17,5 x 17,5 millimeter.

Allikevel inneholder den hele 256 x 256 aktive elementer som fungerer som detektorer. Hvert element har en størrelse på bare 55 x 55 mikrometer.

– En mikrometer tilsvarer en tusendedels millimeter - eller to hundredeler av et hårstrå, så dette er ikke noe man kan se med det blotte øye, sier forskeren.

Disse ørsmå punktene er satt sammen i et rutemønster (matrise) og hvert element fungerer som et bildepunkt, som kan “se” strålingen.

De aktive elementene er preget ned i silisiumskiven i et rutemønster. Til sammen har sensoren over 65 000 aktive elementer. (Foto: (Illustrasjon: Sintef))
De aktive elementene er preget ned i silisiumskiven i et rutemønster. Til sammen har sensoren over 65 000 aktive elementer. (Foto: (Illustrasjon: Sintef))

Etterpå konverteres informasjonen ved hjelp av en ørliten datamaskin, slik at strålingens kilde, styrke og type fremstår som tredimensjonale bilder i filmformat.

Selve produksjonen av sensoren skjer gjennom at silisiumskiven oksideres (reagerer med oksygen) i flere trinn. Dette skaper en fysisk struktur på nanonivå. Når det er gjort, tilfører forskerne ladede atomer ned i de ulike lagene.

Resultatet blir en uhyre lysfølsom diode – som når den kobles opp mot riktig elektronikk kan brukes til røntgenavbilding eller “se” andre atomære partikler.

Tre sårbare måneder

Framstillingsprosessen tar hele tolv uker, og er ekstremt sårbar: Et lite støvkorn kan ødelegge en hel produksjonslinje fordi det kan kortslutte utstyret eller ødelegge de nanotynne mikrostrukturene.

– Derfor er laboratoriet vårt utstyrt med vibrasjonssikkerhet og luftfiltrering som gjør at selv partikler på 100 nanometer filtreres ut, forteller forskeren.

Andregenerasjons røntgen

Den spesielle teknologien som ligger til grunn for utviklingen av sensoren, er et avansert røntgensystem, som til forskjell fra vanlig røntgen også ser bløtvev i kroppen.

Det bidrar til å gi leger og kirurger tredimensjonale bilder av kroppens indre. Men nå har altså NASA bestilt den samme teknologien til bruk i sitt eget utstyr, riktignok i en tilpasset versjon.

Utstyret i sin helhet skal produseres av universitetet i Houston, men selve sensordelen blir til i Mikro- og nanolaboratoriet til Sintef. 

– Vi er så langt alene i verden om å klare å produsere den avanserte komponenten i så liten skala, forteller Ahmed.

– Vår sensor er laget på silisiumskiver som er 1 millimeter tykke. Det gjør at den gir fra seg mindre støy enn tilsvarende sensorer som er produsert av andre leverandører, som bruker silisiumskiver på bare 0,3 millimeter.

Støyen forskeren refererer til, er signaler som er “falske”, og som oppstår på grunn av sensorens egenskaper. Den er også mer følsom for høyenergetisk stråling fra verdensrommet – stråling som vi er beskyttet mot fordi vi lever i en atmosfære.

Snart skal altså den norskproduserte sensoren vokte NASAs pionerer på deres ferd i rommet.