El hardware de solidificación usando un deflector en ampollas selladas (SUBSA) que está siendo instalado por la astronauta de la NASA Peggy Whitson durante la Expedición 5. La investigación del horno y los insertos SUBSA incluye la adquisición de datos modernizados, interfaces de video y comunicación de alta definición. Crédito:NASA
La investigación sobre el crecimiento de cristales en microgravedad fue una de las primeras investigaciones realizadas a bordo de la Estación Espacial Internacional y continúa hasta el día de hoy. El entorno único de microgravedad del espacio proporciona un escenario ideal para producir cristales que son más perfectos que sus contrapartes cultivadas en tierra. El crecimiento cristalino de Cs2LiYCl6:Ce centelleadores en microgravedad (CLYC-Crystal Growth), una investigación patrocinada por el Centro para el Avance de la Ciencia en el Espacio (CASIS), estudiará los beneficios potenciales de cultivar el cristal CYLC en microgravedad.
El cristal CLYC es un tipo especial de sistema de cristal multicomponente que se utiliza para fabricar detectores de radiación de centelleo. un dispositivo que es sensible tanto a los rayos gamma como a los neutrones.
"Es un cristal espectroscópico, lo que significa, usando este cristal, podemos detectar la presencia e intensidad de la radiación, así como identificar qué isótopos emiten radiación midiendo la energía, "dijo el Dr. Alexei Churilov, investigador principal y científico principal de Radiation Monitoring Devices Inc. (RMD).
El cristal CLYC es producido como un producto comercial por RMD y se utiliza principalmente para detectar y diferenciar los niveles de radiación tanto dañinos como inofensivos. La principal aplicación del cristal es la seguridad nacional como método de detección de materiales nucleares de contrabando. pero también se puede utilizar para la exploración de petróleo y gas, imagenes medicas, Física espacial y de partículas e instrumentos científicos.
Sin embargo, los cristales cultivados en la Tierra han mostrado defectos como grietas, límites e inclusiones de grano, incidentes que científicos como Churilov esperan eliminar utilizando el entorno de microgravedad de la estación espacial como hábitat de crecimiento.
Ampollas de vuelo para muestras CLYC Crystal Growth, para ser transportado a la Estación Espacial Internacional. Los cristales resultantes se compararán con muestras en el suelo para desarrollar técnicas terrestres para el crecimiento de cristales. Crédito:Alexei Churilov
La investigación ha demostrado que muchos, aunque no todos, los cristales se benefician del crecimiento en microgravedad. Aunque todavía se está investigando el razonamiento detrás de este fenómeno, la investigación apunta a la falta de convección inducida por flotabilidad, que afecta el transporte de moléculas en el cristal.
"Nuestro objetivo final es estudiar el crecimiento de CLYC en microgravedad sin la interferencia de la convección y mejorar la producción del cristal en la Tierra, "dijo Churilov.
La investigación para la investigación CLYC Crystal Growth se llevará a cabo dentro de la solidificación usando un deflector en hornos e insertos de ampollas selladas (hornos e insertos SUBSA). SUBSA ayuda a los investigadores a avanzar en la comprensión de los procesos involucrados en el crecimiento de cristales semiconductores. Ofrece un horno de congelación de gradiente para investigaciones de ciencia de materiales. SUBSA se operó originalmente a bordo de la estación espacial en 2002, el hardware SUBSA se ha modernizado y actualizado con la adquisición de datos, interfaces de video y comunicación de alta resolución.
Los cristales de CLYC que crecen en la Tierra a menudo contienen imperfecciones como inclusiones (izquierda), grietas (medio) y límites de grano (derecha). El objetivo es comprender su formación sin la interferencia de la convección para mejorar el crecimiento de los cristales en la Tierra. Crédito:Alexei Churilov
Durante la investigación, Se realizarán cuatro corridas de crecimiento de cristales a bordo de la estación espacial y luego en los hornos SUBSA en tierra, dando a los investigadores una visión del efecto gravitacional en su crecimiento. Una vez que se complete la investigación, los cristales cultivados en el espacio se compararán con sus contrapartes en la Tierra y se probarán para detectar imperfecciones y efectividad como detectores de radiación.
Aunque la microgravedad no se puede imitar ni reproducir en el suelo, Los resultados de la investigación proporcionarán información sobre qué métodos de cristal utilizar en la Tierra, cómo mejorar el diseño de ampollas y hornos y qué parámetros de crecimiento de cristales cambiar para lograr un proceso de cristalización más perfecto.
Aunque el peso total de la investigación CLYC Crystal Growth es pequeño, solo unos pocos kilogramos junto con el embalaje, los beneficios pueden ser inmensos, ya que los datos recopilados durante la investigación se utilizarán de inmediato en la producción de cristales CLYC.
