大面积位置灵敏闪烁体中子探测器的研究

由于氦-3的匮乏及价格昂贵，寻找大面积、高效率和高定位精度的新型中子探测器，日益受到重视。本项目研究内容主要包括：以中子敏感闪烁屏为中子转换体，以光纤为中介，以光电倍增管为光电转换手段，以计算机做实时成像和数据获取系统，实现对热中子的高效率、高分辨率、实时的探测。通过建造有效灵敏区为25cm×25cm的二维中子探测器，并在中国先进源上进行测试，实现对热中子45%以上的探测效率，探测器的中子位置分辨率好于2mm，计数率超过100KHz/s，并研究其长期稳定性。通过大面积闪烁体中子探测器的研究，掌握大面积闪烁体与光纤阵列的合理排布，深入了解光路设计对探测器性能的影响，为建造更大面积位置灵敏中子闪烁体探测器奠定基础。该项目研究对提高我国中子探测技术水平具有重要科学意义。

由于氦-3气体的匮乏以及我国散裂中子源科学应用的需求，研究新型中子探测器迫在眉睫。基于闪烁体的中子探测器具有良好的性能，在国际上得到广泛研究。本基金通过模拟结合实验的研究和制作，得到有效区为25cmX25cm的二维闪烁体中子探测器，选用的光纤直径为1mm，光纤间距为2mm的二维光纤阵列，光电倍增管采用Hamamatsu多阳极H8500，电子学由中国科学院高能物理研究所制作。并进行了热中子实验测试研究。实验结果显示，探测器在全区域灵敏，其热中子探测效率超过50%@2.18Å，探测器的位置分辨率达到2mm，探测器的计数率达到100±2kHz，时间分辨达0.18±0.02μs，探测器的关键部件闪烁屏和波移光纤性能在9个月内几乎没有变化，预示在这段时间探测器性能也不会有大改变。上述实验结果显示探测器的各项指标达到或超过设计要求。通过该项目，使我们掌握探测器的制作工艺，为其在散裂中子的应用打下坚实基础。