V našem neoficiálním a nepravidelném seriálu se věnujeme konkrétním příkladům, kdy se technologie vyvinutá pro kosmonautiku uplatnila i mimo tento obor a našla praktické uplatnění, které pomáhá lidem v běžném životě. Dnes se podíváme na vylepšenou verzi zařízení, které umožňuje vědcům studovat horkou hmotu v pozůstatcích vybuchlých hvězd, nebo ve vzdálených kupách galaxií, která je nyní dostupná i pro běžné pozemšťany. NASA financovala vývoj zahnutých mikrokanálových desek (curved microchannel plates), které umožňují rychlejší a přesnější práci než tradiční ploché mikrokanálové desky používané v celé řadě kosmických přístrojů. Jedná se například o analyzátory částic plazmatu, hmotnostní spektrometry, nebo třeba přístroj High Resolution Camera (HRC) na rentgenovém teleskopu Chandra, který zachytává informace o složení vzdálených vybuchlých hvězd.

Útroby přístroje HRC (High Resolution Camera)
Zdroj: https://chandra.harvard.edu/

Abychom přiblížili neskutečnou přesnost přístroje HRC z teleskopu Chandra, se kterou dokáže zachytit světlo z extrémně slabých zdrojů, můžeme si pomoci přirovnáním od agentury NASA. Podle přirovnání agentury je to podobné, jako kdybyste zvládli číst noviny na vzdálenost cca 400 metrů. Nechme teď stranou fakt, že Chandra pracuje se zářením, které lidské oči nevidí a tak byste si v těch novinách moc nepočetli. Kamera využívá deseticentimetrové čtverečky mikrokanálových desek, které obsahují desítky milionů droboučkých trubiček násobících elektrony uvolněné při zásahu přístroje rentgenovým paprskem.

„Jinými slovy můžeme říct, že mikrokanálová deska násobí účinek jediné částice (fotonu), čímž umožňuje jeho detekci,“ vysvětluje Nikolaos Paschalidis, hlavní technolog heliofyzikální výzkumné divize na Goddardově středisku v marylandském Greenbeltu. Jelikož se tato technologie agentuře tolik osvědčila, začala se NASA zajímat o specifickou inovaci celého systému – zahnuté mikrokanálové desky vyvinuté firmou Incom Inc., která v massachusettském městě Charlton vyrábí skleněné a polymerové mikrostruktury.

Zahnuté mikrokanálové desky
Zdroj: https://spinoff.nasa.gov/

U tradičních mikrokanálových desek jsou miliony trubiček uspořádány v jediné stálé orientaci, kdy jsou vůči sobě rovnoběžné na celé ploché desce. Ovšem příroda je trojrozměrná a proto jsou k plnému zmapování přírodního prostředí zapotřebí speciální optické systémy. Vývoj zahnutých mikrokanálových desek firmy Incom byl financován agenturou NASA prostřednictvím kontraktu v rámci programu Inovativního výzkumu malých firem (Small Business Innovation Research) mezi roky 2015 a 2021 a nyní je již produkt dostupný zákazníkům. Zahnuté mikrokanálové desky řeší problém s trubičkami, které mohou být umístěny na válcovitě zahnuté desce.

Zahnuté mikrokanálové desky mohou být do přístrojů snáze instalovány a kromě toho umožňují zesilovat částice rychleji a přesněji. Aby toho nebylo málo, zabírají také méně prostoru a méně váží, což jsou vlastnosti kriticky důležité nejen pro použití na Zemi, ale i v kosmickém prostoru. Ploché mikrokanálové desky se na Zemi využívají v přístrojích, které analyzují složení ovzduší a detekují například stopy formaldehydu. Kromě toho ale nachází uplatnění i v PET skenerech, pro detekci a analýzu nádorů. Pomáhají tak vědcům rozhodnout, zda přistoupit k operaci, či nikoliv.

Zahnutá mikrokanálová deska
Zdroj: https://spinoff.nasa.gov/

„Mnoho aplikací využívajících ploché mikrokanálové desky se může zlepšit díky zahnutým mikrokanálovým deskám, které lépe odpovídají přirozené geometrii přístroje,“ uvedl Mark Popecki, vědec pracující ve firmě Incom. Tato společnost navíc spolupracuje s americkým ministerstvem energetiky, aby se mohly tyto mikrokanálové desky použít v zařízeních pro detekci jaderného materiálu, který může souviset například s jaderným odpadem nebo přímo jadernými reaktory. Paschalidis z NASA doplňuje, že se ploché mikrokanálové desky vyvíjely zhruba posledních 50 let, zatímco zahnuté mikrokanálové desky jsou stále v batolecím věku. „Je tu prostor pro zlepšování jejich zisku, jednotnosti snímkování, geometrie či poměru stran,“ uvedl Paschalidis a dodal, že NASA bude i nadále pokračovat ve vývoji a financování výzkumu této technologie.

Přeloženo z:
https://spinoff.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://spinoff.nasa.gov/sites/default/files/2022-10/ChandraXray_web.png
https://chandra.harvard.edu/graphics/resources/illustrations/HRClabel-150.jpg
https://spinoff.nasa.gov/sites/default/files/2022-10/CurvedMCP_web.jpg
https://spinoff.nasa.gov/sites/default/files/2022-10/CurvedMCPhand_web.jpg