基于GEM的熱中子位置靈敏探測器的研究.pdf

1、中子具有強穿透性、緊鄰元素分辨和非破壞性等特點，可以用來研究物質的微觀結構。中子與物質相互作用的截面與其動量成反比，因此，具有較低能量的熱中子成為科學研究和新材料研發(fā)的重要工具。隨著可以提供高通量熱中子束的新一代中子源在世界各地相繼興建，大面積的位置靈敏熱中子探測器成為一個重要的研究課題。
　　 本文主要介紹熱中子位置靈敏探測器的一種設計方案。方案基于熱中子與硼-10的核反應10B(n，α)7Li，采用10B固體靶物質，探測出射

2、粒子α和產(chǎn)物粒子7Li，采用基于Pads陣列的讀出方式，利用重心讀出的方法獲得中子位置信息。
　　 我們采用蒙特卡羅模擬軟件Geant4模擬中子與10B反應及α粒子在靶內的分布，給出單層硼靶材的最佳厚度，熱中子探測器效率：模擬出射離子的輸運過程，給出熱中子探測的本征位置分辨能力；模擬出射離子在工作氣體里的能量沉積分布及射程，給出探測器的最佳空間結構。
　　 根據(jù)模擬結果并考慮到使探測器空間結構最小化、工作氣體的提供及讀出

3、電子學的連接，利用AutoCAD機械設計工具設計出探測器的整體框架和零部件。
　　 由氣體探測器對工作氣體的要求，選擇了Ar+CO2作為探測器的工作氣體。由Garfield模擬不同氣體混合的倍增結果，給出了氣體的混合比例。并建立了一套這樣的工作氣體的供應系統(tǒng)。
　　 根據(jù)讀出位置分辨的要求及考慮到讀出電子學的復雜程度，利用Protel設計了基于Pads陣列讀出方式的收集板。
　　 利用電磁場模擬軟件Maxwell

4、+Garfield模擬了THGEM的最佳空間結構，及實現(xiàn)倍增需要的傳輸場強和漂移場強的大小，并在此基礎上利用Protel設計了供實驗測試用的THGEM和給探測器各部件提供電壓的分壓板。完成了探測器正常工作所需要的供氣系統(tǒng)和高壓供電系統(tǒng)的建立。
　　 對中子轉換體硼膜的制備進行了研究，采用粉末冶金法制備了用于PLD實驗的硼靶材。根據(jù)熱中子轉換體需要的襯底條件，選擇了鍍鋁的聚酰亞胺薄膜作為襯底。提出了利用PLD法制備硼膜的實驗方案，