Yer gözlem uydularındaki dedektörlerde radyasyon hasarının benzetişiminin yapılması

Bu çalışma, GEANT4 simülasyonları kullanarak SiPIN ve MCT dedektörlerinin radyasyon zararına karşı dayanıklılığını incelemektedir. Çalışmanın amacı, yeryüzü gözlem uydularında kullanılan dedektörlerin uzun vadeli radyasyon direncini değerlendirmektir. Simülasyonlar, Landsat-8 ve GOES uydularından elde edilen veriler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Dedektör boyutları ve geometrileri GEANT4 ile tanımlanmış ve dedektör hacmi bir bütün olarak ele alınmıştır. Enerji birikimi, doz, Frenkel çiftleri ve Atom Başına Yer Değiştirmeler (DPA) hesaplanmıştır. NIEL (Non-Ionizing Energy Loss) kullanılarak, 1 MeV nötron eşdeğer akıları belirlenmiştir. Her bir enerji seviyesi ayrı ayrı değerlendirilmiş, ardından genel bir değerlendirme yapılmıştır. Dedektörler, Kapton, Dacron ve alüminyum katmanlarından oluşan çok katmanlı izolasyon (MLI) içinde yerleştirilmiştir. Sonuçlar, 10 MeV'nin altındaki protonların ve 40 MeV'nin altındaki alfa parçacıklarının MLI katmanlarını geçemediğini göstermiştir. GOES uydusundan alınan elektron ve fotonlar için enerji aralığı da MLI katmanlarını geçmek için yetersiz kalmıştır. GOES uydusu nötron verisi sağlamadığından, bu veriler STS-36 görevinden elde edilmiş ve 7 yıllık bir süreye projeksiyon yapılmıştır. Bu veriler, dedektörlerin maruz kalacağı radyasyon zararının bir tahminini sunmaktadır. Ayrıca, GOES uydusundan elde edilen veriler, güneş döngüsünün parçacık akısını önemli ölçüde etkilediğini göstermektedir. Güneş minimumu dönemlerinde, 50 MeV'nin üzerindeki enerjilere sahip parçacıkların sayısı artma eğilimindedir ve bu parçacıkların güneş döngüsü ile uyumlu olmadıkları için kozmik ışınlar olabileceği düşünülmektedir. 50 MeV'nin altındaki parçacıklar ise güneş döngüsünün değişiklikleri ile tutarlılık göstermektedir. Veri analizi ayrıca radyasyona bağlı hasarın mevcut olduğunu ancak henüz ölçülebilir seviyelere ulaşmadığını göstermektedir. Hartmann'ın (2017) bulgularına göre, 1 MeV nötron akısında radyasyon zararları genellikle $10^{14}$ veya daha yüksek akı seviyeleri gerektirmektedir. Çalışmamızda, yaklaşık $10^{11}$ (100 milyar) seviyelerinde çok daha düşük akılar gözlemlenmiştir, bu da belli bir hasarın meydana geldiğini ancak henüz tespit edilebilir eşiğin altında kaldığını göstermektedir. Sonuç olarak, bu çalışma yeryüzü gözlem uyduları için dedektörlerin radyasyon zararına dayanıklılığının kapsamlı bir analizini sunmakta ve gelecekteki uydu görevleri için önemli bilgiler sağlamaktadır.