二维位置灵敏涂硼GEM中子探测器

作为研究物质结构和动力学性质的理想探针，中子散射技术已在众多学科领域的研究中被广泛采用。中国先进研究堆(CARR)和中国散裂中子源(CSNS)等大型中子科学装置对中子散射谱仪探测器要求具有大面积、高效率和高定位精度的探测能力。当前国际上氦3气体资源严重短缺，同时国内一大批在建和即将建设的中子散射实验装置对大面积位置灵敏探测器迫切需求，结合国际上的发展方向，拟研制一套基于涂硼GEM（Gas Electron Multiplier）的高效率、高分辨、大面积二维位置灵敏中子探测器样机，包括一套读出电子学系统，在对热中子探测效率，位置分辨等指标上力争达到国际先进水平。通过探测器的制作和性能研究，掌握多层大面积GEM膜的固定与定位、信号和高压线的引出等探测器制作以及快速电子学设计的关键技术；通过该项目的研究，为以后批量化生产奠定基础，同时对提高我国中子探测技术水平也具有重要意义。

中国先进研究堆(CARR)和中国散裂中子源(CSNS)等大型中子科学装置对中子散射谱仪探测器要求具有大面积、高效率和高定位精度的探测能力。面临当前国际上3He气体资源严重短缺，国内一大批在建和即将建设的中子散射实验装置对于替代3He型大面积位置灵敏探测器存在大量和迫切的需求，结合国际上的发展方向，项目组经过四年努力研制了一台二维位置灵敏涂硼GEM中子探测器，包括配套的读出电子学系统和数据获取系统。研究了中子转换层镀膜、信号读出条结构等探测器的制作工艺，解决了探测器多层结构设计、多路高压与信号引出以及多路高速数据获取系统等关键技术问题，实现了中子的高计数率二维精确定位。该探测器在反应堆中子源上利用单能中子束进行了相应的性能测试实验，测试结果表明：有效探测面积达到200mm×200mm、中子探测效率为50.7%@4.86Å、最高电子学总计数率为1.7MHz、二维位置分辨率好于3mm(FWHM)，各项技术指标达到国际先进水平，填补了国内高计数率中子成像探测器的技术空白，该成果在中子散射和成像等方面有着广阔的应用前景。