4H-SiC SBD型中子探测器研究

发布时间：2023-05-14 00:48

　　中子作为组成物质原子核的重要基本粒子之一,呈电中性,被广泛应用于工业、技术、材料、资源等各方面,对人类社会和经济增长产生了广泛的影响,中子辐照时会损害仪器质量和人体健康。中子探测在核爆炸探测、核材料探测、核电站安全监测、加速器运行场所、航空航天、环境监测、空间物理学和工业应用等领域的研究备受关注。由此,在核电站安全监测和核材料监控以及空间物理等领域对中子的探测有着重要的意义。基本的核探测器都是基于电和磁的相互作用来实现探测的,然而中子不携带电荷,与原子核间不存在库仑力作用,不能电离或者激发原子,所以中子的探测区别于阿尔法,贝塔等带电粒子的探测,不能直接被探测到,需要通过探测带电的粒子来间接被探测到,核反应法和核反冲法是常用的探测方法,此外还有核裂变法以及核活化法,其中慢中子常用核反应法探测,快中子常用核反冲法探测。传统半导体材料制作的中子探测器在一般的环境下表现良好,但在高温强辐射环境下,传统的中子探测器的性能会恶化,无法稳定可靠地工作。第三代化合物半导体SiC材料与Si和GaAs等第一、二代半导体材料相比,具有禁带宽度大,热稳定性好,热导率高和抗辐照能力优越等的突出优点,是高频、高温...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 概述
    1.2 中子的探测
    1.3 常用的中子辐照探测器的发展与应用
        1.3.1 气体探测器
        1.3.2 闪烁探测器
        1.3.3 半导体中子探测器
    1.4 本论文的主要研究内容
第二章 SiC材料和SiC中子探测器的发展现状
    2.1 SiC材料的基本性质
    2.2 SiC中子辐照探测器的发展应用与现状
        2.2.1 SiC中子探测器常用的结构
        2.2.2 国外研究现状
        2.2.3 国内研究现状
第三章 4H-SiC肖特基二极管型中子探测器的原理和结构设计
    3.1 碳化硅肖特基二极管的工作原理
    3.2 核反应法探测热中子的基本原理
        3.2.1 热中子转换层材料的选择
        3.2.2 测试原理
    3.3 SiC肖特基二极管型中子核辐照探测器的结构设计
        3.3.1 ⁶LiF转换层厚度的确定
        3.3.2 4H-SiC外延层厚度的确定
    3.4 本章小结
第四章 探测器使用的模型参数和模拟结果分析
    4.1 α 粒子和3H粒子角分布能谱
        4.1.1 蒙特卡洛计算方法和Fluka软件的介绍
        4.1.2 α 粒子和3H粒子的角分布能谱
    4.2 探测器仿真物理模型
    4.3 仿真结果与分析
        4.3.1 4H-SiC肖特基二极管的I-V特性
        4.3.2 探测器对 α 粒子电流脉冲响应特性的分析
        4.3.3 探测器对³H粒子电流脉冲响应特性的分析
        4.3.4 探测器对热中子电流脉冲响应特性的分析
    4.4 本章小结
第五章 论文总结与研究展望
附录A
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3816856