双极晶体管经中子辐照后会引起直流增益退化，在109~1016 cm-2的注量范围内，其直流增益倒数变化与辐照中子注量呈线性关系。对直流增益退化的双极晶体管进行高温退火，能使受到辐射损伤的双极晶体管性能恢复。鉴于此，将双极晶体管进行逆向工程应用，制作成中子注量探测器，经标定后，可实现对中子注量的监测。对探测器的装配结构进行设计后，依托中国工程物理研究院快中子脉冲堆(CFBR-Ⅱ)，在1012~1013 cm-2的注量范围对3DK2222A型探测器和在1013 cm-2的注量范围对3DG121C型探测器进行标定。在得到探测器损伤常数K的分散性存在较小和较大的两种情况下，确定了分散性较小时的有效取值和应用方法，以及在分散性较大时，采取标定的损伤常数K只能应用在同只探测器上的方案，并通过高温退火实验证实了该方案的可行性。

CFBR-Ⅱ堆是中子辐照实验指定模拟辐射源，某快中子临界装置在辐射效应研究中的作用越来越重要，为了准确评价利用上述平台开展的辐射效应研究结果，需要确定二者的辐射损伤等效系数。利用双极晶体管直流增益倒数与中子注量的线性关系，开展辐射损伤等效性研究。分析了辐射损伤等效系数的影响因素，从实验原理和工程实现的角度建立了效应参数和场量参数的控制方法，采用损伤常数平均的方式进行数据处理，首次获得了快中子临界装置与 CFBR-Ⅱ堆的辐射损伤等效系数为 1.19，不确定度为 3.53%，满足了应用需求。

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.

为突破传统半导体核探测器耐高温与抗辐照性能不足的瓶颈, 采用4H-SiC宽禁带半导体材料研制了4H-SiC探测器, 并研究其构成的探测系统对α粒子的能量分辨率和能量线性度。所研制4H-SiC探测器漏电流低, 当外加反向偏压为200 V时, 其漏电流仅14.92 nA/cm2。采用具有5种主要能量α粒子的226Ra源研究其构成的探测系统对α粒子的能量分辨率, 获得4H-SiC探测系统对4.8~7.7 MeV能量范围内α粒子的能量分辨率为0.61%~0.90%, 与国际上报道的高分辨4H-SiC探测系统能量分辨率一致。同时, 实验结果表明: 4H-SiC探测系统对该能量范围内α粒子的能量线性度十分优异, 线性相关系数为0.999 99。

以SiC二极管和中子转换材料6LiF为基础，研制了SiC基中子探测器，并用241Am源与临界装置分别研究了SiC基中子探测器的α粒子响应、热中子响应。结果表明：SiC基中子探测器能够满足241Am源α粒子的计数测量，但由于SiC二极管灵敏区薄，故不能用于5.48 MeV的α粒子能谱测量；SiC基中子探测器对热中子响应良好，不同功率下，脉冲幅度谱中可清晰看到由6Li(n，α)3H的反应产物α粒子、3H粒子形成的双峰；脉冲幅度甄别法可将γ射线及电子学噪声甄别掉；在直接测量与符合测量中，SiC基中子探测器的计数率均与临界装置功率成线性关系，且直接测量的线性度比符合测量的线性度好，最好可达0.999 97。研究表明：降低肖特基接触金属的厚度、增加其外延层厚度、提高其外延层品质，可将SiC二极管用于带电粒子能谱测量。