Lyman Alpha Photometer: a far-ultraviolet sensor for the study of hydrogen isotope ratio in the Martian exosphere

Abstract

The Lyman Alpha Photometer (LAP), developed for flight on the Mars Orbiter Mission (MOM) spacecraft in 2013, is primarily designed to measure deuterium to hydrogen abundance ratio of the Martian exosphere over a 6-month period from a 263 km  71,358 km elliptical orbit around Mars. A set of ultrapure (99.999%) hydrogen and deuterium gas-filled cells comprising tungsten filaments, a 25 mm diameter collection lens and a solar-blind photomultiplier tube together with an 8 nm bandpass Lyman alpha filter are the principal electro-optical assemblies of the instrument. This article presents scientific objectives of LAP and its performance specifications along with details of instrument design. The ground characterization techniques to assess LAP operational performance are also presented. End-to-end test results and evaluation matrix of LAP were satisfactory, well within the desired specifications. The first LAP onboard operation was carried out during the cruise phase of MOM spacecraft journey to verify its functionality and all recorded on-board health parameters were satisfactory.

Mars: new insights and unresolved questions

“…The primary scientific goal of MOM is to explore the morphology, topography and mineralogy of surface features, and analyse the atmosphere using the indigenously developed instruments (Arunan and Satish, 2015). The MOM's payload includes a Mars Colour Camera (MCC) for optical imaging (Arya et al, 2015), a Thermal Infrared Imaging Spectrometer (TIS) for surface temperature estimation and mapping composition and mineralogy (Singh et al, 2015), a Mars Exospheric Neutral Composition Analyser (MENCA) to measure in-situ composition of the low-altitude neutral exosphere and its radial distribution (Singh et al, 2015), a Lyman Alpha Photometer (LAP) to determine the deuterium-to-hydrogen abundance ratio of the upper atmosphere (Sridhar et al, 2015), and a Methane Sensor for Mars (MSM) to measure total column of methane in the atmosphere (Mathew et al, 2015).…”

Methods of Coupling of Photosensors to Microcontrollers

“…Вимірювальні прилади знаходять своє застосування у метрології, промислових системах автоматизації, побутових приладах, робототехніці і т.д.. Особлива увага на теперішній час приділяється розробці детекторів ультрафіолетового (УФ) випромінювання. Це пов'язано з потребою виміру дози випромінювання як в традиційних галузях застосування ультрафіолетових бактерицидних ламп (медицина, біологія, екологія), так і в нових, до яких відноситься оптична комунікація на УФ випромінюванні [1], вивчення сонця та атмосфери в світловому діапазоні 300 -400 нм [2], вивчення атмосфери планет та екосфери Марса [3], для створення ультрафіолетового нітратного сенсору з метою створення мапи забруднення океанів [4], для аерозольного флуоресцентного сенсору, котрий виявляє біологічні частки присутні в повітрі [5], та інші. Особливо актуальною розробка детекторів УФ є на теперішній час, коли пропонується масове використання УФ ламп в місцях скупчення людей, таких як метро, лікарні, в якості ефективного методу протидії розповсюдження корона вірусної інфекції.…”

Ultraviolet Sensors Based on ZnxCd1 – xS Solid Solutions

“…The scientific direction associated with the fabrication and research of materials that are sensitive to ultraviolet (UV) radiation remains challenging for several decades. Ultraviolet sensors are required not only to be used in such traditional applied fields as medicine, biology, and ecology, but also in new ones including the UV optical communication [1], the study of the Sun and the atmosphere in the spectral interval of 300-400 nm [2], the study of the atmosphere of planets and the Martian exosphere [3], the creation of an UV nitrate sensor for mapping the ocean pollution [4], the development of an aerosol fluorescence sensor capable of detecting the biological particles in air [5], and other applications.…”