蜂窝型热中子探测器的若干关键技术问题研究

本项目拟对一种新的热中子探测器开展研究。利用原子层沉积技术，在蜂窝型结构的内表面进行热中子敏感材料镀膜，使其具有热中子灵敏特性，并通过设置合理的钝化膜来对其进行保护，使其具有较好的环境稳定性，并能与基材紧密结合。研究蜂窝型探测器内的电场分布和不同的充气类型，分析蜂窝型热中子探测器的中子探测、带电粒子出射、电离和雪崩倍增过程。研究读出电路，实现对热中子探测位置的三维信息读出。本项目的研究是针对3He气体缺乏而开展的，致力于对一种能够替代3He正比计数器的新型热中子探测器的探索。

研究用于替代3He的中子探测器，对中子的应用是非常重要的。本项目所研究的涂硼蜂窝结构探测器正是为了满足替代3He探测器的需求。在研究中，我们研究了探测器的实现方法，分别研究了“铝制蜂窝+阳极丝”和“中子转换体+电子倍增器”的方案，也研究了利用原子层沉积技术来实现硼膜制备的工艺，并完成了对该探测器的实现和实验评价。利用原子层沉积技术，得到了500nm厚的B2O3薄膜，制备了长1米，由30个蜂窝眼构成的探测器，实验评价了其中子灵敏度，配以中子慢化体，实现了对同位素中子源252Cf所发射中子的探测。本研究显示，利用涂硼蜂窝中子探测器，有可能在中子散射和国土安全的应用领域中替代3He探测器。