Für die Analyse der chemischen Zusammensetzung des Oberflächengesteins von Planetenmonden wird ein Kollimatoraufsatz für ein XRF (X-Ray Fluorescence Spectrometer) in Raumsonden im Rahmen von einem studentischen Konstruktions-Team konzipiert und konstruktiv gestaltet.

Als Messprinzip wird die Technologie der Röntgenfluoreszenzanalyse eingesetzt. Die Anregung geschieht durch den Einfall des natürlichen Röntgenanteils der Sonnenstrahlung auf die oberste Mondschicht. Durch den Photoeffekt wird weiche Röntgenstrahlung als charakteristische Röntgen-Fluoreszenz der im Bodenmaterial vorkommenden chemischen Elemente zurückgestreut. Aus der entstehenden Intensitätsverteilung im Spektrum kann die Elementverteilung im Mondboden in den genannten Bereichen bestimmt werden.
Das Instrument soll mit großer Sensorfläche und Kollimatoren zur Maximierung der Zählrate ausgestattet sein. Als Detektorelemente werden Halbleiter auf Silizium-Basis verwendet, die eine Zählung einzelner Röntgenquanten ermöglichen.

Zur Eingrenzung des betrachteten Feldes auf der Mondoberfläche wird bei XRF ein Kollimator benutzt, bestehend aus quadratischen, sechseckigen oder anders geformten wabenartigen Kollimatorröhren. Der Kollimator wird mit Gold und anderen schweren Elementen beschichtet, so dass Strahlung aus unerwünschten Raumwinkeln absorbiert wird, ohne selbst Störsignale durch das Oberflächenmaterial zu erzeugen.

Ziel ist es, Gestaltungsregeln für Kollimatoren in Weltraumanwendungen zu entwickeln, Konzepte für Kollimatoren zu entwickeln, diese zu vergleichen und eine Variante für einen Anwendungsfall konstruktiv zu gestalten.

• Prof. Dr.-Ing. Matthias Dahlmeyer (Projektleitung)

• Freie Universität Berlin, Planetologie / Fernerkundung
• (Hr. Fabel)