论文部分内容阅读
随着国际上新一代中子源的发展,传统的中子探测器已经不能满足高通量的应用需求,同时面临当前3He气体资源严重短缺的国际形势,研究替代3He的新型中子探测器已成为粒子探测领域的研究热点。基于GEM(Gaseous Electron Multiplier)的涂硼中子探测器,通过添加硼中子转化层,实现对热中子的测量。它继承了GEM探测器计数率高、时间空间分辨率较好、结构简单、造价较低等特点,是未来替代3He中子探测器的一个发展方向。利用Geant4程序包对探测器物理过程进行蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟,研究了热中子转换效率与硼中子转化层厚度、层数的关系。根据中子探测的特殊性,中科院高能物理研究所专门研发了一种基于陶瓷材料的nTHGEM(Neutron THick GEM),利用X光机和252Cf中子源对其进行了详细的实验研究。配合二维读出电子学系统,组建了nTHGEM热中子探测器样机,利用中国绵阳研究堆(CMRR)中子束流环境,对探测器系统做整体测试,包括中子束斑成像,热中子、冷中子的飞行时间谱等。同时,对信号读出板、高压电源等探测器系统的关键部件,针对使用环境做了相应的改进。传统GEM探测器在流气式环境下工作,由于气瓶、管路等供气系统的存在,限制了探测器的使用范围。以流气式GEM探测器为基础,做了初步的密闭化研究。通过改进探测器腔体的结构设计,提高了其密封性能,并更换了探测器内部元件以减少杂质气体的释放,为探测器实现密闭化创造了条件。