우주를 위한 수정 진동자 저울 개발 약력
일반사항
우주를 위한 수정 진동자 저울(QCM)의 개발은 1966년 세레스코라는 이름 하에 이루어졌습니다. 1985년Telonic Berkeley 이 제품라인을 구매하였고 부차적으로는 라구나 비치에 있는 QCM 리서치가 구매하였습니다. 1966년QCM의 초기 개발에 중요한 역할을 한 QCM리서치의 설립자인 Donald Wallace를 포함하여 QCM시스템의 원 개발자와 제조업체들이 관계하였습니다. 그는 우주 오염물질에 한 ASTM E-21위원회에서 20년 이상 일하였으며 이것 및 QCM 기술에 관련한 많은 논문을 작성하였습니다. 이제는 스콧 월러스가 회사를 책임지고 있습니다.
QCM시스템에 대한 연구 및 개발 약력
첫번째 Celesco QCM은 1966년 플라스마에 대한 모멘텀 융제 실험을 위해 만들어졌으며 데이비드 홀 박사가 TRW에서 시험책임자로 있었습니다. 저희는 QCM이 지상 진공 시스템과 우주에서 분자 융제를 감지하는데 사용될 수 있다라는 것을 깨닫고 QCM시스템을 더 확장적으로 개발하기 시작하였습니다. 이 첫번째 노력은 매우 높은 고도에서 M2의 밀도 측정을 위해, 토성 로켓에서 20켈빈의 수정을 이용한 극저온의 밀도측정계를 만들었습니다.
1971년과 1972년에 NASA Marshall 과 McDonnell Douglas 를 위한 스카이랩 프로그램, ATM , AM/EREP 및 록히드 미사일과 Space and Aerojet Corporation의 공군위성을 위하여 MK 1부터 MK 7의 초기 QCM 센서 헤드가 개발되었습니다.
그 당시, 그 컨셉이 다양한 단계에서 개발되어야 한다는 것은 명확했습니다. 먼저 필요한 것은 온도가 80K에서 373K 또는 저온 하이브리드 칩을 이용하여 10K까지 되는 표준 QCM, MR9 QCM 센서였습니다.
두번째로 5K- 398K 범위의 온도에서 작동 될, 더 작고 소극의 극저온 QCM 버젼이 추가되었습니다. 그것은 MK8 QCM으로 IR-100을 수상하였으며 이후에 MK15 QCM로 변경되었고 마지막으로는 MK16으로 변경되었습니다. 이후에 많은 변경을 거친 (MK 17부터 MK19까지) 이 QCM에서는 열발산판이 차갑게 유지되는 동안, QTGA 작동모드에 대해 내장 히터를 이용하여 수정의 온도가 상승될 수 있습니다. 세번째로 열전기적으로 냉각된 TQCM이 재료실험 또는 우주 비행에 사용되기 위해 80K에서 373K까지의 온도에서 설계 및 제작 된 것이 바로 MK 10TQCM과 태양열 방사에 영향을 받지 않는 MK 14 DTQCM입니다. MK10보다 더 작으며 25MHz 수정을 사용하여 질량 탐지 영역을 확장한 새 TQCM 시리즈인 MK 20 TQCM시리즈가 최근에 출시되었습니다.
가장 최근에 QCM라인에 추가가 된 것은 아주 성공적이었던 MK8 설계에서 진화된 미니어쳐 QCM인 MK 21 QCM과 현재로써는 아직도 개발 단계에 있는 MK22 태양열 비투과성의 QCM입니다.
QCM 기술
센서 헤드에 사용된 전기회로망은 스카이랩 비행에 처음 사용되었던1970년대 이래에 TO-5사이즈로 접목되었습니다. 그 이후로 저희는 5K까지 온도가 떨어지면서 2.45mw만을 방출하는 (차가운 열발산판의 시간이 제한되어 있고, 제한 된 시간동안만 냉각이 가능할 경우에 유용함) TO-5사이즈로 극저온 칩을 개발하였습니다. 회로에는 두 개의 발진기와 감지 수정으로부터 더해지거나 빼져서 질량에서 나타나는, 두 개의 주파수가 결합되어 하나의 진동주파수로 나오는 수정 운정을 위한 하나의 믹서가 있습니다. 하이브리드 칩은 환경적으로 비행 요건에 적합하며 우주에서도 성공적으로 기능이 수행되었고 그것은 LDEF QCM에서 6년동안 연속으로 사용된 것에서 확인하실 수 있습니다.
현재 상황
우주 비행 사용을 위해 저희는 MK 9표준 및 저온 QCM, MK 10 TQCM, MK16, 17, 18, QTGA 분석을 제공하는 19 CQCM과 태양열 방사효과에 영향을 받지 않는 MK 14DTQCM을 제공할 수 있습니다. 비행 기록이 아직 없지만, 저희의 새로 개발된 MK20, MK21과 MK22가 비행표준에 잘 맞게 설계가 되었습니다. 저희는 독립된 QCM을 통제하고 데이터 수집할 비행 전자유닛 (FEU)을 제공할 수 있습니다. 이 유닛은 SEU(Single Unit Upset)을 위해 그리고 SEL(Single Event Latchup)을 피하기 위해서 설계되었습니다. 이 유닛에 대한 문서 (랜덤 및 사인 곡선)는 충격, 경방사선 노출, 태양열 방사, 음향파 전달, EMC 및 열주기를 포함합니다. 측정율과 인터페이스는 귀하의 요구에 맞추어집니다.
Model 2000 컨트롤/데이터 획득 유닛은 귀하의 실험 컴퓨터의 RS232 포트를 통해 다양한 센서 모델이 결합 된 12개까지의 QCM을 통제를 하는 데에 사용이 됩니다. MK10과 MK14 TQCM을 통제하기 위한 Model 1900 신호 프로세서와 Model 1800 열컨트롤기는 한 개의 QCM을 위해서라도 제공될 수 있습니다.
또한 턴키 유닛으로써 진공 아웃개싱/동역학 증착 장치(VODKA)가 제공될 수 있습니다. 이 고진공 장치는 우주 사용을 위한 샘플재료로부터 온도 기능으로, 다양한 아웃개싱 제품을 규정짓기 위해 3개 또는 4개의 MK 18QCM, 하나의 방출셀, 옵션으로 질량 분광계와 크립톤 램프를 갖고 있습니다. 이 장치는 ASTM E595로 보완 된 ASTM E 1559-93를 준수합니다.
더 높은 질량 민감도를 필요로 하면서도 저희 QCM센서의 안정되고 증명된 테크놀리지를 원하시는 고객들을 위해서 이제 더 높은 주파수가 제공가능합니다. 이제 표준 주파수는 3, 5, 10, 15 및 25 MHz입니다. 맞춤식 프로젝트는 100MHz 이상의 주파수를 사용할 수 있습니다.
QCM시스템의 비행 약력
비행의 초기 QCM 모델 이후, 저희의 MK 9 QCM을 CNES (프랑스)와 Aeritalia (이탈리아)에 제공하면서 Ariane Vehicle 개발에서 성공적으로 역할을 수행함으로써 1977년에 다시 비행 프로젝트에 참여하였습니다. 저희는 1978년에 우주셔틀로 착륙한 LDEF미션을 위해 MK9과 비행 전자제품을 제공하면서 우주과학의 Drs. R. Schall and E. Borson 와 함께 공동 조사관으로 역할하였습니다. 저희는 동 LDEF비행을 위해 독일 MBB에 QCM 시스템을 공급하였습니다. 이러한 실험을 위해서 수정이 황산아연과 산황인듐으로 코팅이 되고 QCM이 플러스로부터 보호가 된 첨단 QCM에 산소원자 플럭스가 작용되었습니다.
저희는 이 비행에 대해 6년 간의 데이터를 갖고 있으며 현재는 그것을 분석하는 과정에 있습니다.
저희는 1978년 P-80 위성에 대한 Hughes Aircraft 사의 이온 추진 실험에 탑재되는 2개의 MK 10 TQCM과 신호 프로세서 및 Hughes 우주 및 커뮤니케이션팀을 위해 IAPS P-80실험에 대해 2개의 MK 10 TQCM과 비행 전자유닛을 공급하였습니다.
유럽 우주국은 ECS-1 비행을 위해 1981년 3개의 MK9 QCM을 계약 체결하였습니다.
1984년에 Dornier Aircraft Co. 는 Rosat IR 위성의 오염에 대해 철저한 통제를 원하였습니다. 저희 QCM은 망원경의 초기 가공부터 위성에의 조립, 피트업, 설치 그리고 마지막으로 비행 중의 탑재 감시까지 오염물질을 계속하여 감시하여야 했습니다.
1988년 Hughes SCD와의 두번째 비행 계약에서는 4개의 MK 10 TQCM과 MMB 공군 위성에 대해 비행 전자 유닛을 공급하였습니다.
캐나다 우주국 (CSA)은 셔틀 비행 STS-52와 그 후의 몇 번의 비행에 원거리 조작 시스템(팔)의 말단 장치 (손)에 2개의 MK 16 CQCM를 부착시켰습니다. QCM은 산소 원자 (O)의 존재에 민감한 표면에 물질층이 쌓이면서 그 결과로 감소되는 대기가 누적된 재료를 부식시켜 진동주파수의 감소를 유발하였습니다.
CSA가 실험이 끝났다고 결정하였을 때 NASA 존슨이 팔이 오염물질에 닿을 수 있는 부분, 특히 Plume근처에 대해서 조사를 하도록 우주 비행사들을 보냈습니다. 1995년 이어지는 비행(STS-74)에서 임시적 및 영구적인 표면의 오염물질을 탐지하기 위해, MIR 우주기지에서 셔틀이 러시아의 13kg 자세 제어 및 반동추진 엔진에 가깝게 갔을 시 , QCM이 같은 구성으로 사용되었습니다. NASA는 그들의 우주 셔틀 비행에서 산소 원자로 부식율 측정을 위해 팔에 QCM을 계속하여 사용하고 있습니다.
1996년 발사되는 MSX 실험이라 불리는 Spirit III 위성에 사용을 위해서, 1993년에 우리는 4개의 MK 10 TQCM, 한 개의 MK 16 CQCM(QTGA용), 한 개의 비행 전자유닛을 존슨 홉킨스 대학의 응용물리학 실험실에 제공하였습니다.
그 해에 저희는 1994년 초기 비행을 위해 4개의 MK 10 TQCM와 한 개의 비행 전자 유닛을 공급하기 위해 TRW와 계약을 체결하였지만 그 비행은 좀 더 연기가 되었습니다. 그 비행은 US 공군의 플라스마 제트 비행, 전기추진 우주실험 (Electric Propulsion Space Experiment)입니다.
저희는 우주 활성 모듈 재료 실험(Space Active Modular Materials Experiment)을 위해 1994년 1997년까지 MK 17 CQCM을 공급하였습니다. 이것은 재료의 정상 궤도 실험을 위한 저렴하고 빈번한 접근을 위해 이용가능한 모든 셔틀을 부착될 12개의 모듈 오염물질 유닛을 제공하게 하였습니다.
ESA와 함께 일하는 T&M Engineering은 1995년 후반기에 오염물질 감시를 위해 러시아 MIR 우주기지의 수정 모듈에 2개의 저희 MK 19 CQCM을 장착시켰습니다.
이 비행 전기 유닛은 저희의 표준 M2000 컨트롤러에 기초합니다.
저희는 1996년과 1997년에 착륙한 ESA’s Ariane 5 프로젝트를 위해 Dornier에 MK 9 QCM을 제공하였습니다. 이것들 및 그 이후의 모든 비행들은 탑재부분 안쪽과 표면에 부착되는 부분에 QCM을 장착할 것입니다.
최근 행성간의 프로젝트에서 NASA Pathfinder 우주선의 Mars Rover은 태양판과 같은 시야를 가진 MK 19CQCM을 갖고 있습니다. QCM은 태양 에너지 수집기에 떨어지는 작은 먼지 입자를 수집 및 측정하기 위해 표면에 끈적거리는 폴리머를 갖고 있습니다.
앞으로의 Ariane/ STENTOR 비행을 위해 저희는 항공 우주 계획청에 QCM의 수정에 위치하는 선택된 재료의 이온 추진기에 영향에 따른 부식율을 측정하기 위해 사용 될 2개의 맞춤식 MK 17CQCM을 제공하고 있습니다.
우리가 또 참가하는 앞으로의 비행은 Edwards AFB와 하는 Mighty SAT 2 및 Boeing, NASA MSFC 등을 위한 프로젝트를 포함합니다.
우주 비행 시스템 말고도, 저희는 전세계 고객들에게 지상 시설과 실험실을 위하여 다양한 QCM 시스템을 공급해왔습니다.
QCM RESEARCH는 맞춤식 QCM 시스템을 제공하는 작은 비지니스의 고려이며 귀하의 QCM 니드에 응답할 준비가 되어 있습니다.