Mechanical design of the detector module for a space instrument

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2010

Department

Koneenrakennustekniikan laitos

Major/Subject

Koneensuunnitteluoppi

Mcode

Kon-41

Degree programme

Language

en

Pages

80

Series

Abstract

This thesis describes the development and implementation of structures for an optical detector module, DEM of an ozone-measuring device. This Ozone Monitoring instrument for Earth Observing System (OMI-EOS) Detector Module (DEM) product development project for NASA's environment satellite was carried out during years 1998 - 2001 at VTT Automation. The satellite was launched at June 15, 2004. The device is still working although it's designated five-year operating life has already been completed. Despite tight schedule of DEM project it was also possible to develop some new technologies within this project. Main focus in this thesis is to examine the mechanical structure of CCD assembly in the detector module, its integration and alignment and how the design requirements were verified. This thesis describes the function of the EOS-Aura satellite and the OMI instrument. This study gives an overview of the space instrument development process, focusing on mechanical design, requirements and their implementation. This study describes how the mechanical requirements of the detector unit were achieved in this project. The detector unit is as an aluminium case with outside dimensions of 62 x 97 x 90 mm. Challenge in design of detector unit was to ensure that the CCD element position with respect to the instrument optical bench must remain unchanged within 0.1 µm during entire operating temperature range. VTT developed qualified gluing procedure for the CCD package. These procedures are presented in this thesis. Tests for the gluing procedure verified all its requirements were fulfilled. Verification result of the CCD assembly positioning also shows that design requirements were met. The thesis also describes a contamination problem that caused eight-week delay for delivery of the detector units. This problem was resolved successfully and it caused no damage for the instrument functioning.

Tässä diplomityössä kuvataan otsonimittauslaitteen optisen detektoriyksikön mekaanisten rakenteiden suunnittelua ja toteutusta. Tämä Ozone Monitoring instrument for Earth Observing System (OMI-EOS) Detector Module (DEM) tuotekehitysprojekti NASA: n ympäristösatelliittiin, suoritettiin vuosina 1998 - 2001 VTT Automaatiossa. Satelliitti laukaistiin kesäkuun 15 päivänä, vuonna 2004. Rakennettu otsonimittalaite toimii edelleen keväällä 2010, vaikka sille määritelty viiden vuoden toiminta-aika onkin jo täyttynyt. Tavanomaista avaruusinstrumentin tuotekehitysprojektia tiukemmasta aikataulusta huolimatta projektissa on kehitetty myös uutta teknologiaa. Pääpaino tässä diplomityössä on detektoriyksikön CCD-kennon koteloinnin kiinnityksen ja asemoinnin kuvaus sekä näiden toimenpiteiden verifiointi. Työssä kuvataan NASA:n EOS-Aura satelliitin toimintaa ja CMI laitteen rakennetta. Työssä käsitellään avaruusinstrumenttien tuotekehitysprosessia, lähinnä niiden mekaanisille rakenteille asetettuja vaatimuksia ja niiden toteutusta. Työn tarkoituksena on esittää projektin vaatimusten toteutuminen detektoriyksiköiden rakennesuunnittelussa. Itse detektoriyksikkö on alumiinikotelo, jonka ulkomitat ovat 62 x 97 x 90 mm.. Detektorin rakennesuunnittelun haasteena oli taata CCD-elementin asema muuttumattomana 0,1 µm:n tarkkuudella koko toimintalämpötila-alueella. Liimausmenetelmä CCD-kotelolle ja sen kvalifiointi kehitettiin VTT: n tekemien kokeiden avulla. Nämä menetelmät on kuvattu tässä diplomityössä. Tehtyjen kvalifiointitestien perusteella liimausmenetelmä täytti sille asetut vaatimukset. CCD-kotelon ja sen tukirakenteen asemoinnin verifiointitulokset osoittavat myös, että sille asetetut vaatimukset täyttyivät. Työn lopussa on myös selvitys kontaminaatio-ongelmasta. Kyseinen kontaminaatio-ongelma aiheutti laitteiden luovutukselle kahdeksan viikon viivytyksen. Havaittu epäpuhtausongelma ratkaistiin hyväksytysti, eikä siitä ollut haittaa laitteen toiminnalle.

Description

Supervisor

Juhanko, Jari

Thesis advisor

Kyrenius, Pekka

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020122357643

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG