中子敏感的微通道板皮玻璃及其应用制造技术

本发明专利技术是关于一种中子敏感的微通道板皮玻璃及其应用，皮玻璃的组分，以摩尔分数计，SiO

Neutron sensitive micro channel plate glass and its application

The invention relates to a micro channel plate glass and its application of a neutron sensitive skin, glass components, in mole, SiO

【技术实现步骤摘要】
中子敏感的微通道板皮玻璃及其应用
本专利技术涉及一种光电材料领域，特别是涉及一种中子敏感的微通道板皮玻璃及其应用，可应用于中子探测领域。
技术介绍
微通道板(MicrochannelPlate，简称MCP)是对二维空间分布的粒子进行倍增的元件，由于其具有高增益、低噪声、高分辨率、宽频带、低功耗、长寿命及自饱和效应等特点，而被广泛用于微光像管、光电倍增管、摄像管以及粒子探测器。传统的微通道板具有对电子、离子、UV光子和软X射线的直接探测能力，但商用微通道板玻璃中不含有对中子灵敏的核素，不具备对中子的探测能力。通过在微通道板孔道内壁镀制中子灵敏核素可以实现对中子的敏感，但该技术复杂，实用难度大，而在微通道板基体玻璃中掺杂中子灵敏核素，如10B、155Gd、157Gd，可使微通道板对中子敏感，并沿用微通道板的成熟制作工艺，可以实现微通道板对中子的敏感。然而现有的上述中子敏感微通道板的噪声较高。热中子，通常指动能约为0.025电子伏特(速度约2.2千米/秒)的自由中子，这个速度也是对应于290K(17℃)时麦克斯韦-玻尔兹曼分布下的最可能速度，以该能量范围的中子代表被探测的中子。大多数的中子探测技术依赖10B、155Gd和157Gd等核素在吸收中子后发射的光子和高能粒子，来实现对中子的探测。反应式如下：10B+n→7Li(1.0MeV)+4He(1.8MeV)10B+n→7Li*(0.83MeV)+4He(1.47MeV)+γ(0.48MeV)155Gd+1n→156Gd+(γ′s+conversione′s；7.9MeV)157Gd+1n→158Gd+(γ′s+conversione′s；8.5MeV)中子与10B反应的产物为7Li和一个反冲α粒子(6％)，或7Li、一个α粒子和一个γ光子(94％)。α粒子和一个7Li带荷粒子以相反方向发射，两种粒子在微通道板玻璃中的移动距离大约相应的为3.5μm和2μm，而微通道板的壁厚通常为2～3μm，中子事件可限定在一个单通道之内。155，157Gd(n，γ)156，158Gd反应发射的γ光子和内转换电子具有高能量因而在微通道板基体中较10B(n，α)7Li反应有较长的路径，内转换电子(及随后可能的俄歇电子)的能量主要在29～181keV间，其在微通道板玻璃中最大可能的范围为14～15μm，对于一个10μm通道孔径的微通道板，这意味着中子事件引发的电子雪崩可能在2～3个通道中。但由于微通道板无法有效阻止反应的另一个产物高能量的γ光子穿越多个通道，并随后被微通道板所探测，有可能导致成像的重影，造成对空间分辨力的影响，增加了噪声，降低中子照相的质量。由于10B对0.025eV中子俘获截面为3837b，10B天然丰度为19.9％，并且10B的提纯价格昂贵。而155Gd和157Gd对于0.025eV的热中子俘获截而相应的分别为61,000b、259,000b，155Gd和157Gd的天然丰度分别为14.8％和15.7％，相当于每个Gd原子核的热中子俘获截面为49000b，远大于B原子核的中子俘获截面。所以掺杂相同含量的155Gd和157Gd比掺杂10B更有利于提高微通道板的探测效率，但掺杂量要适当，否则会增加微通道板的噪声。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种新型的中子敏感微通道板皮玻璃及其应用，所要解决的技术问题是使微通道板具有中子敏感的特征，并且具有低噪声的特点，从而实现对中子的探测，更加适于实际应用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种中子敏感的微通道板皮玻璃，其特征在于：所述的微通道板皮玻璃包含的组分以及各组分的摩尔百分含量为：本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的一种中子敏感的微通道板皮玻璃，其中所述的PbO和Bi2O3的比为2-12∶1。优选的，前述的一种中子敏感的微通道板皮玻璃，其中所述的微通道板皮玻璃的澄清剂为Sb2O3和/或As2O3，含量为0.05-0.50wt％。优选的，前述的一种中子敏感的微通道板皮玻璃，其中所述的微通道板皮玻璃的转变温度为Tg≥450℃，软化温度为Tf≥500℃。优选的，前述的一种中子敏感的微通道板皮玻璃，其中所述的微通道板皮玻璃在20℃-300℃的热膨胀系数为(70-90)×10-7/℃。优选的，前述的一种中子敏感的微通道板皮玻璃，其中所述的微通道板皮玻璃在500℃-1000℃之间无析晶。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的中子敏感的微通道板的制备方法，包括，将下列原料混合，得到第一混合物，所述的原料为石英砂、硼酸、红丹、氧化铋、碳酸铯或硝酸铯、硝酸钡或碳酸钡、碱式碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、三氧化二钆、氢氧化铝、二氧化钛、二氧化锆；在上述第一混合物中加入总重量0.05-0.50％的澄清剂，得到第二混合物；将所述的第二混合物经1300-1450℃熔制澄清、1000-1150℃拉制成型皮玻璃，皮玻璃嵌套微通道板芯玻璃棒，经拉单丝、复丝拉制、复丝规则排列后熔压成毛坯板段，然后经切片、滚圆、研磨抛光制得毛坯板；毛坯板经酸液酸蚀、氢还原、镀电极后制得微通道板，所述的皮玻璃为上述的中子敏感的微通道板皮玻璃中任一项所述的皮玻璃。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的中子敏感微通道板的制备方法，其中所述的澄清剂为Sb2O3和/或As2O3。优选的，前述的中子敏感微通道板的制备方法，其中所述的硼酸含有10B(天然丰度为19.9％)；所述的三氧化二钆含有155Gd和157Gd(天然丰度分别为14.8％和15.7％)。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的中子敏感的微通道板，所述的中子敏感的微通道板由上述制备方法制得。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的一种中子敏感的微通道板，其中所述的微通道板的暗计数率≤0.3events/cm2·s。借由上述技术方案，本专利技术中子敏感的微通道板皮玻璃及其应用至少具有下列优点：1、本专利技术提供的微通道板皮玻璃制备的微通道板对中子敏感。本专利技术通过调节中子敏感核素的配比，制得了一种中子敏感的微通道板皮玻璃，进而，采用这种皮料玻璃制备的微通道板对中子敏感，实现了微通道板对中子敏感的特性，适用于中子成像技术。2、本专利技术提供的微通道板皮玻璃制备的微通道板具有低噪声的特点。现有的通过添加中子敏感核素制备的中子敏感的微通道板噪声较高，本专利技术通过调节中子敏感核素以及其他化合物的配比，制备出了低噪声的微通道板，适用于实用的中子成像技术，为中子探测提供了可靠的微通道板材料。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本专利技术提出的中子敏感微通道板皮玻璃及其应用，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中子敏感的微通道板皮玻璃，其特征在于：所述的微通道板皮玻璃包含的组分以及各组分的摩尔百分含量为，

【技术特征摘要】
1.一种中子敏感的微通道板皮玻璃，其特征在于：所述的微通道板皮玻璃包含的组分以及各组分的摩尔百分含量为，2.根据权利要求1所述的一种中子敏感的微通道板皮玻璃，其特征在于：所述PbO和Bi2O3的比为2-12∶1。3.根据权利要求1所述的一种中子敏感的微通道板皮玻璃，其特征在于：所述的微通道板皮玻璃的澄清剂为Sb2O3和/或As2O3，含量为0.05-0.50wt％。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种中子敏感的微通道板皮玻璃，其特征在于：所述的微通道板皮玻璃的转变温度为Tg≥450℃，软化温度为Tt≥500℃。5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种中子敏感的微通道板皮玻璃，其特征在于：所述的微通道板皮玻璃在20℃-300℃的热膨胀系数为(70-90)×10-7/℃。6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种中子敏感的微通道板皮玻璃，其特征在于：所述的微通道板皮玻璃在500℃-1000℃之间无析晶。7.一种中子敏感的微通道板的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹振博，刘辉，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11