基于沟槽型微结构中子探测器的研究

发布时间：2020-06-07 22:59

【摘要】：粒子探测器的开发是任何科学实验的基石,其中对中子的检测更为重要,中子探测器被广泛的使用在许多的领域。传统平面中子探测器的转换材料存在自吸收问题,这就导致了它的探测效率很低。虽然3He气体探测器是一个比较好的解决方案,但是近几年里3He资源的严重短缺,使得设计替代3He的新型高效率中子探测器的研究尤为迫切。本文提出了一种基于沟槽型微结构探测器的设计方案。为了探究沟槽型微结构的设计能否提高探测器的探测性能,我们采用基于蒙特卡罗模拟方法的程序,建立了探测器的几何模型并结合相关测试一起探究了高效率微结构探测器的实现可能性。首先,微结构的沟槽和槽内的固体中子转换材料(6LiF或10B)是微结构探测器的核心部分,因为具有这样的三维结构所以对热中子的探测效率较高。这种结构能解决平面半导体探测器存在的探测效率较低(5%)的问题。然后,采用FLUKA软件建立出沟槽型微结构探测器的几何模型,通过模拟仿真的方法,分别研究了探测器探测效率随它的沟槽宽度、间距、深度变化而产生的影响。研究说明:如果沟槽间距上升,那么探测效率会降低;如果间距不变,那么宽度变化就会存在让探测效率最高的点;如果沟槽深度变深,探测效率肯定会上升,但是会存在工艺极限。最后,阐述了微结构探测器的工艺方案,讨论了一个完整的微结构探测器工艺。同时还提出了探测器的检测方案,对实验项目和使用工具进行了详细的介绍。为日后的研究工作引领了方向。本论文重点将解决高效率微结构中子探测器的物理设计,预测对热中子本征探测效率高、器件甄别比大的最优参数。微结构探测器具有高效率、小体积、时间响应快、工作偏压低等独特优点,可广泛应用于中子散射研究、国土安全、军控核查以及中子剂量防护等领域。
【图文】：

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西安电子科技大学硕士学位论文中子探测器方案。人[10]提出了一种填充6LiF 粉末在 250μ行堆叠，这样就形成了对热中子本征探种探测器两侧刻蚀的交错的微结构作为室的 R.J. Nikolic 等人[10]提出了一种0%左右的中子探测效率。在 2011 年，完子转换材料采用的是10B，并且柱和柱的体呈方阵排列。研究表明，在有 26μm

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图 1.2 HeRep MKII 探测器（取自文献）的研究方向就是设计出高探测效率的中子探测器展了涂硼稻草管研究[16]，，项目中开展了阵列多层 S测器等的工作，中科院高能物理研究所的周健荣等ultiplier）中子探测器研究[17]，王晓静等人提出了腐蚀法）[17]，然后对有关光致发光光谱特性和成膜未见 SiC 材料的微结构中子探测器技术方面的研导体的中子转换材料填充的工艺、物理设计方面。而、3D-PN 结太阳能电池等方面的研究有很多的报道进步越来越快，在工艺模型和材料处理等方面积累微结构中子探测器技术的重要基础。工作
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O571.53

【参考文献】