TU-kristallen gaan naar Mars

De Russen zouden de Delftse vinding willen gebruiken in stralingsdetectoren voor hun Phobos-Grunt-missie, bedoeld om bodemmonsters van Phobos terug te halen. Phobos is de grootste van de twee satellieten van Mars. De missie heeft 25 experimenten aan boord en geldt als de belangrijkste Russische planetaire onderzoeksmissie van het decennium.

De Delftse bijdrage bestaat uit zogeheten scintillatoren: kristallen die gammastraling zichtbaar maken door haar om te zetten in lichtpulsjes. De Delftse scintillatoren van lanthaanbromide (LaBr3:Ce3+) hebben een hoge energieresolutie en zijn geschikt voor de ruimtevaart omdat ze bestand zijn tegen kosmische straling en zijn ingebed in lichtgewicht apparatuur. Enkele Delftse scintillatoren draaien sinds vorige maand op proef rondjes om de aarde, aan boord van het internationale ruimtestation ISS. “Dat is vooral een extra controle”, zegt Dorenbos. “Alle tests zijn eigenlijk al op aarde gedaan.”

De kristallen van Dorenbos en zijn collega’s krijgen de komende jaren heel wat uithoeken van het zonnestelsel te zien. In 2012 wil ESA ze naar de binnenplaneet Mercurius sturen, aan boord van de verkenner BepiColombo. Op de rol voor de wat langere termijn staan onder meer een reis richting de zon en eentje naar Jupiter. Ook overweegt Nasa de detectiekristallen te gebruiken voor de ‘zwarte-gatenkijker’ Castor.

Intussen werkt de groep van Dorenbos aan diverse nieuwe scintillatoren. In ontwikkeling zijn onder meer kristallen van ceriumbromide (CeBr3), lutetiumiodide (LuI3), praeseodymiumbromide (PrBr3) en een kristal van rubinium, lithium, yttrium en broom (Rb2LiYtBr6), bedoeld voor de detectie van neutronen. Moeten de lanthaanbromide-kristallen nog worden uitgelezen met een tamelijk omvangrijke ‘foto-multiplicatorbuis’, het nieuwe kristal van lutetiumiodide zou genoeg moeten hebben aan een compactere, lichtgevoelige fotodiode van silicium.

Toch is Dorenbos’ inschatting dat de nieuwste materialen niet op hetzelfde enthousiasme hoeven te rekenen als lanthaanbromide. Dat was een echte stap vooruit: tien keer sneller, een goede gammadetectie en beter in staat om kleine hoeveelheden energie waar te nemen dan de bestaande scintillatoren. “Van de nieuwere scintillatoren verwacht ik vooral toepassingen in deelapplicaties.”

De Delftse lanthaanbromide-scintillatoren werden rond 2000 ontwikkeld aan wat toen nog het Interfacultair Reactor Instituut heette. Daarna werden de kristallen snel in productie genomen. Een leuk idee om je uitvinding te zien uitvliegen naar een andere planeet? “Ik ben er al een beetje aan gewend”, zegt Dorenbos. “Maar het is natuurlijk prettig dat ze zo goed worden gebruikt.”

Dat heeft de Europese ruimtevaartorganisatie ESA bevestigd tegen dr. Pieter Dorenbos van de afdeling radiation, radionuclides and reactors. De Russen zouden de Delftse vinding willen gebruiken in stralingsdetectoren voor hun Phobos-Grunt-missie, bedoeld om bodemmonsters van Phobos terug te halen. Phobos is de grootste van de twee satellieten van Mars. De missie heeft 25 experimenten aan boord en geldt als de belangrijkste Russische planetaire onderzoeksmissie van het decennium.

De Delftse bijdrage bestaat uit zogeheten scintillatoren: kristallen die gammastraling zichtbaar maken door haar om te zetten in lichtpulsjes. De Delftse scintillatoren van lanthaanbromide (LaBr3:Ce3+) hebben een hoge energieresolutie en zijn geschikt voor de ruimtevaart omdat ze bestand zijn tegen kosmische straling en zijn ingebed in lichtgewicht apparatuur. Enkele Delftse scintillatoren draaien sinds vorige maand op proef rondjes om de aarde, aan boord van het internationale ruimtestation ISS. “Dat is vooral een extra controle”, zegt Dorenbos. “Alle tests zijn eigenlijk al op aarde gedaan.”

De kristallen van Dorenbos en zijn collega’s krijgen de komende jaren heel wat uithoeken van het zonnestelsel te zien. In 2012 wil ESA ze naar de binnenplaneet Mercurius sturen, aan boord van de verkenner BepiColombo. Op de rol voor de wat langere termijn staan onder meer een reis richting de zon en eentje naar Jupiter. Ook overweegt Nasa de detectiekristallen te gebruiken voor de ‘zwarte-gatenkijker’ Castor.

Intussen werkt de groep van Dorenbos aan diverse nieuwe scintillatoren. In ontwikkeling zijn onder meer kristallen van ceriumbromide (CeBr3), lutetiumiodide (LuI3), praeseodymiumbromide (PrBr3) en een kristal van rubinium, lithium, yttrium en broom (Rb2LiYtBr6), bedoeld voor de detectie van neutronen. Moeten de lanthaanbromide-kristallen nog worden uitgelezen met een tamelijk omvangrijke ‘foto-multiplicatorbuis’, het nieuwe kristal van lutetiumiodide zou genoeg moeten hebben aan een compactere, lichtgevoelige fotodiode van silicium.

Toch is Dorenbos’ inschatting dat de nieuwste materialen niet op hetzelfde enthousiasme hoeven te rekenen als lanthaanbromide. Dat was een echte stap vooruit: tien keer sneller, een goede gammadetectie en beter in staat om kleine hoeveelheden energie waar te nemen dan de bestaande scintillatoren. “Van de nieuwere scintillatoren verwacht ik vooral toepassingen in deelapplicaties.”

De Delftse lanthaanbromide-scintillatoren werden rond 2000 ontwikkeld aan wat toen nog het Interfacultair Reactor Instituut heette. Daarna werden de kristallen snel in productie genomen. Een leuk idee om je uitvinding te zien uitvliegen naar een andere planeet? “Ik ben er al een beetje aan gewend”, zegt Dorenbos. “Maar het is natuurlijk prettig dat ze zo goed worden gebruikt.”