1 吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室， 长春 130012
2 中国原子能科学研究院 核技术综合研究所， 北京 102413
六方氮化硼中子探测器具有泄漏电流小、体积小、响应速度快、探测效率高、对γ射线不灵敏等优点，有望取代传统的3He气体探测器和微结构半导体中子探测器而得到广泛应用。文章介绍了六方氮化硼中子探测器的原理，从制备工艺、探测器结构、探测器性能等方面综述了六方氮化硼中子探测器近年来的研究进展。
超宽禁带半导体 六方氮化硼 中子探测器 探测效率 ultrawide bandgap semiconductor hexagonal boron nitride neutron detector detection efficiency
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
高压电源的性能特性对闪烁中子探测器的性能有着十分重要的影响。为克服传统高压供电设备体积大、便携性差的问题, 在便携式脉冲中子探测器研制中拟采用内部集成小型化高压模块为光电倍增管提供高压的技术路线。根据实验结果, 选用的高压模块最高输出高压可达2.5 kV并且具有良好的输出一致性, 可适应16~36 V的工作电压, 连续工作稳定性及温度稳定性优良, 可以满足脉冲中子探测器研制的要求。
中子探测器 高压模块 neutron detector high-voltage module PMT PMT 强激光与粒子束
2019, 31(3): 035005
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
研制了一种基于微通道板的超快脉冲中子探测器，对其γ射线灵敏度进行了理论和实验研究。建立了探测器的γ射线灵敏度理论计算模型，利用蒙特卡罗方法模拟计算了不同能量γ射线在不同厚度聚乙烯靶中产生的出射电子能谱和出射角度分布，并结合经验公式计算了单个电子在微通道板(MCP)孔道中产生的二次电子产额，最后得到了探测器的γ射线灵敏度，结果表明当聚乙烯靶厚度大于某一值时，γ射线灵敏度基本相同。利用西北核技术研究所的标准γ射线放射源对探测器的γ射线灵敏度进行了实验标定，实验结果与理论计算结果一致。
微通道板 二次电子 中子探测器 γ射线灵敏度 蒙特卡罗方法 超快探测 microchannel plate secondary electron neutron detector γ-ray sensitivity Monte Carlo methods ultrafast detector 强激光与粒子束
2018, 30(4): 044002
1 中国工程物理研究院 研究生院, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳621900
3 中国工程物理研究院 中子物理学重点实验室, 四川 绵阳 621900
4 中国科学技术大学 核科学技术学院, 合肥 23002
5 核探测与核电子学国家重点实验室, 合肥 230026
基于10B薄膜的二维灵敏探测器是新近发展起来的热中子探测器, 其灵敏面积大, 时间和位置分辨好, n/γ抑制能力高, 抗辐射能力强, 可二维读出且具有良好的耐计数能力。针对新型的涂硼灵敏热中子多丝正比(MWPC)探测器, 在延迟线时间差方法的基础上, 提出一种中子击中位置数字信息的读出方法, 并设计NIM读出插件用以验证该方法对于二维中子探测位置信息的读出能力。测试结果表明, 本方法能完成4通道探测器信号的实时测量, 其时间测量精度好于50 ps。结合FPGA片上系统实时数据控制和处理技术, 单插件可支持最高1.3MHz的探测计数率。
延迟线法 二维读出 中子探测器 delay-line two-dimensional readout FPGA FPGA neutron detector 强激光与粒子束
2016, 28(10): 106001
1 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 中子物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
采用蒙特卡罗模拟方法研究了微结构参数、填充致密度等因素对沟槽型微结构半导体中子探测器(MSND)性能的影响规律,并开展了沟槽型MSND的优化设计研究.研究表明,随着沟槽间距的增加,MSND的探测效率呈下降趋势;当沟槽间距固定时,存在最优的沟槽宽度使得探测效率最大化;沟槽深度越大,探测效率越高.沟槽宽度和沟槽间距为15 μm和5 μm是一对优化的参数组合,可保证较高的探测效率和较平稳的系统甄别阈-探测效率曲线.当系统甄别阈取300 keV时,沟槽宽度、间距和深度分别为15,5 μm和200 μm时的MSND热中子本征探测效率可达37.77%,与平面探测器相比提高了9.2倍;对137Cs源662 keV伽马射线的中子-伽马射线甄别比可达4.1×103,与平面探测器相比提高了23.7倍.本工作从理论上证明了MSND可解决传统平面型半导体中子探测器探测效率低的难题,同时可保持半导体探测器中子-伽马射线甄别容易的特点.
微结构中子探测器 中子探测 硅探测器 microstructured neutron detectors neutron detection silicon detector 强激光与粒子束
2015, 27(8): 084004
中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
根据辐射屏蔽后5.5 m测点处的辐射场情况,分别设计了电流型探测器系统和成像型探测器系统.通过Geant4数值模拟分析可得:在面密度达到10 mg/cm2、初级中子产额为1012时,电流型探测器系统满足测量的信噪比,信噪比达到40∶1;在面密度达到10 mg/cm2、初级中子产额为1011时,成像型探测器系统满足测量的信噪比,信噪比好于10∶1;面密度增大时,信噪比有所改善;但是当初级中子产额达到1012时,出现中子信号重叠现象,可通过缩短曝光时间或者减小塑料闪烁体厚度来降低中子重叠率.
下散射中子 DD中子 下散射中子探测器 down-scattered neutrons DD neutron Geant4 Geant4 down-scattered neutron detector 强激光与粒子束
2015, 27(7): 074001
1 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
2 四川大学 原子核科学技术研究所, 辐射物理及技术教育部重点实验室, 成都 610064
3 洛阳船舶材料研究所, 河南 洛阳 471039
采用电化学腐蚀方法分别在HF+异丙醇（IPA）和HF+IPA+十六烷基三甲基氯化铵（CATC）溶液中制备多孔硅结构阵列，分别讨论HF酸浓度、CTAC、刻蚀电流、刻蚀时间对多孔硅阵列的形貌的影响。结果表明：在质量分数40%HF, H2O, IPA的体积比为7∶4∶29时得到优化的多孔硅阵列；腐蚀电流密度越大，孔壁越薄；初始的腐蚀会向外扩展直到形成的孔径达近10 μm，在窗口8 μm、间距5 μm的硅片上腐蚀的孔壁表面出现小孔。CTAC的加入会使孔壁上刻蚀出小孔，并随着CTAC的增加，小孔的孔径减小，数量增加。
多孔硅阵列 中子探测器 形貌 异丙醇 阳极氧化 silicon macropore array neutron detector morphology isopropanol anodisation
介质型快中子探测器的中子直照响应对其设计和实际应用具有重要影响.利用Geant4编制Monte-Carlo模拟程序对此型探测器的中子直照响应进行了计算.模拟了探测器芯子常用材料在中子入射时带电重粒子的发射情况,发现电荷收集极、卡阈吸收片和后高压绝缘层材料的选择对中子直照响应特性有直接影响.在现有的以聚四氟乙烯为卡阈吸收片和后高压绝缘层材料的探测芯子中,直照响应给总的中子灵敏度带来约6%的贡献.提出了一种使用高电阻率石墨作为卡阈吸收片和后高压绝缘层材料的探测芯子的优化结构,可有效降低中子直照响应.
中子探测器 中子直照响应 响应灵敏度 结构优化 Geant4软件
