金膜/10B复合纳米液体界面介电性质的中子响应规律及中子探测器研究

This project aims to use the surface plasmon resonance (SPR) technology in study on the dielectric properties change at the interface between gold and 10B nano-fluid layer under neutron irradiation, exploring the novel neutron detection technology. 10B composite magnetic nano materials will be chemically fabricated and the response of the fabricated nanomaterials to neutron will be observed. The emphasis will be laid on the response of the dielectric properties of the nano-layer at the gold surface to thermal neutron by combination of SPR with the finite element method in coupling of radiation field and fluid field, involving the change in the dielectric properties due to the concentration distribution and transfer of the medium at the interface. Based on the response of 10B nanomaterials, we will develop a novel, high sensitive neutron detection method and detector, and the neutron imaging.

本项目拟用表面等离激元共振技术，在中子辐照条件下，研究纳米金膜/10B复合纳米流体界面层的介电性质及其变化规律， 探讨新型的中子探测技术。制备对中子辐照灵敏的10B复合磁性纳米材料，研究其对中子辐照的响应特性， 重点开展金膜表面纳米液层的介电性质的中子辐照条件下的变化行为，在中子辐射场和流体场耦合条件下，利用有限元方法，研究介质浓度分布、传输引起界面介电性质的变化，得到界面介电性质的热中子响应规律。在此基础上，发展新颖的、高灵敏的中子探测方法和探测器，并应用于中子成像的研究。

本项目研究了存在于金属纳米尺度上的表面等离激元共振（SPR）对电离辐射的响应规律，探索了电离辐射探测的新原理， 发展了用于电离辐射探测的新型探测器。主要研究内容：（1）制备了各种金纳米材料，利用化学组装法在金纳米表面修饰组装DNA、含10B的分子等，构建了金属/介质的界面，研究了界面介质的辐射响应规律，得到辐射剂量与介电性能的变化关系；（2）研制了一种10B脂质体，研究了它对中子的响应特性，结合SPR检测技术和表面拉曼散射技术实现对响应后产物的高灵敏地检测，发展了一种新原理的中子探测器；（3）基于SPR成像技术，搭建了粒子径迹探测器原型系统，通过对电离电子与表面等离激元的相互作用，将粒子径迹一SPR成像形式呈现出来，实现对粒子径迹的观察。在项目的资助下，顺利完成了项目的研究计划，达到了项目设定的研究目标，研究成果可望用于核安全和科学研究领域的辐射探测方面。