一种金刚石半导体反冲质子望远镜制造技术

本申请公开一种金刚石半导体反冲质子望远镜，包括穿透型探测器和全耗尽探测器，其中，所述全耗尽探测器采用金刚石探测器，由于金刚石探测器具有抗辐照能力强的特点，在中子流强较高时，能够具有较好的抗辐照能力；而且对于中子能量较高时，产生的反冲质子能量较高，沉积在金刚石探测器后，能够与本底或其他粒子的能量分离开来，从而能够甄别出反冲质子，从而达到扣除本底的目的，本底扣除更加彻底，进而能够提高测量中子源强的精度。由于本发明专利技术提供的金刚石半导体反冲质子望远镜的抗辐照能力更强，可以避免使用屏蔽体对辐照进行屏蔽，从而相对于现有技术中抗辐照能力较差的反冲质子望远镜而言，本发明专利技术提供的反冲质子望远镜的结构更加简单。

A diamond semiconductor recoil proton telescope

The invention discloses a diamond semiconductor proton recoil telescope, including through the detector and the detector fully depleted, the fully depleted detector using a diamond detector, the diamond detector has the characteristics of strong resistance to radiation, high neutron flux in strong, can have good anti irradiation ability; and for the neutron energy is high, high energy proton recoil generated, deposited on the diamond detector, can open the energy separation and the bottom or other particles, which can distinguish the proton recoil, so as to achieve the purpose of background subtraction, background subtraction more thoroughly, and thus can improve the accuracy of measurement of neutron source strength. Because the diamond semiconductor proton recoil telescope provided by the invention of the anti radiation ability, can avoid the use of shielding shielding of radiation, relative to the proton recoil telescope anti radiation ability of existing technology is concerned, the structure of the recoil proton telescope provided by the invention is more simple.

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石半导体反冲质子望远镜
本专利技术涉及中子源强度监测
，尤其涉及一种金刚石半导体反冲质子望远镜。
技术介绍
通过测量反冲质子数目是测量中子注量率目前采用的最广泛的方法，因为1H(n，n＇)1H的截面计算和实验得出的数据已相当准确，反冲质子望远镜方法是1MeV-20MeV甚至更高能中子注入量率测量的主要方法。现有技术中反冲质子望远镜主要有半导体反冲质子望远镜和CsI闪烁体反冲质子望远镜。CsI闪烁体反冲质子望远镜适用于5MeV以上中子注量率测量，中子流强较高时，需要进行n、γ甄别，辐照损伤严重。半导体反冲质子望远镜一般包括穿透型探测器和全耗尽探测器，具有结构简单的优点，但是目前的半导体反冲质子望远镜主要用于能量较低中子的测量，如能量低于5MeV的中子，用于测量流强较高能量较高(大于5MeV)的中子时，则会遇到很强的中子本底、γ射线本底和电磁干扰，辐照强度高，通常反冲质子望远镜会出现严重的电子学阻塞，或受到强本底干扰，或出现中子辐照损伤，存在抗辐照能力差且扣除本底能力较差的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种金刚石半导体反冲质子望远镜，以解决现有技术中半导体反冲质子望远镜的抗辐照能力差且扣除本底能力较差的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种金刚石半导体反冲质子望远镜，包括：真空腔室，所述真空腔室的其中一个端面上设置有中子进入口；位于所述真空腔室内，且沿所述真空腔室设置有中子进入口的端面朝向所述真空腔室内部的方向上依次设置的聚乙烯转换膜、穿透型探测器和全耗尽探测器；位于所述真空腔室外侧的电子学，所述电子学分别与所述穿透型探测器、所述全耗尽探测器相连；其中，所述全耗尽探测器为金刚石探测器。优选地，所述聚乙烯转换膜与所述穿透型探测器和所述全耗尽探测器相互平行设置。优选地，所述穿透型探测器为一个。优选地，所述穿透型探测器为两个，包括第一穿透型探测器和第二穿透型探测器，所述第一穿透型探测器和所述第二穿透型探测器相对设置，且位于所述聚乙烯转换膜和全耗尽探测器之间。优选地，所述穿透型探测器为穿透型硅探测器。优选地，穿透型硅探测器为金硅面垒半导体探测器。优选地，所述真空腔室的长度为10cm～30cm，包括端点值。经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的金刚石半导体反冲质子望远镜包括穿透型探测器和全耗尽探测器，其中，所述全耗尽探测器采用金刚石探测器，由于金刚石探测器具有抗辐照能力强的特点，在中子流强较高时，能够具有较好的抗辐照能力；而且对于中子能量较高(>10MeV)时，产生的反冲质子能量较高，沉积在金刚石探测器后，能够与本底或其他粒子的能量分离开来，从而能够甄别出反冲质子，从而达到扣除本底的目的，本底扣除效果更好，进而能够提高中子源强测量的精度。进一步地，由于本专利技术提供的金刚石半导体反冲质子望远镜的抗辐照能力更强，可以避免使用屏蔽体对辐照进行屏蔽，从而相对于现有技术中抗辐照能力较差的反冲质子望远镜而言，本专利技术提供的金刚石半导体反冲质子望远镜的结构更加简单。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种金刚石半导体反冲质子望远镜结构示意图；图2为本专利技术提供的金刚石半导体反冲质子望远镜应用示意图；图3为本专利技术提供的金刚石半导体反冲质子望远镜中电子学的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。现有技术中的半导体反冲质子望远镜主要用于能量小于5MeV中子的测量，但用于能量5MeV以上中子的测量时，由于会与Si核反应产生带电粒子，产生很强的本底限制其用于5MeV以上中子的测量。现有技术中采用硅半导体二重符合反冲质子望远镜，测量T(d，n)中子时，穿透型探测器(△E探测器)和全耗尽探测器(E探测器)都采用硅半导体，由于中子在硅半导体探测器中引起Si(n,α)和Si(n，p)等反应对望远镜的系统调试造成严重干扰，且影响中子注量的测量精度，测试结果表明辐照损伤和Si(n,α)本底均很大。而且，通常情况下均不涉及强流中子场抗辐照能力改善问题，即使涉及，通常给出的主要技术方案为采取屏蔽措施降低半导体探测器辐照损伤和本底干扰，如在硅探测器的前端增加大厚屏蔽体减小辐照降低散射，但这样会造成反冲质子望远镜的结构复杂。基于此，本专利技术提供一种用于测量流强较强、能量较高的中子注量，且结构简单、抗辐照能力强、扣除本底能力强的金刚石半导体反冲质子望远镜，如图1所示，所述半导体反冲质子望远镜包括：真空腔室5，真空腔室5的其中一个端面上设置有中子进入口；位于真空腔室5内，且沿真空腔室5设置有中子进入口的端面朝向真空腔室5内部的方向上依次设置的聚乙烯转换膜2、穿透型探测器3和全耗尽探测器4；位于真空腔室5外侧的电子学6，电子学6分别与穿透型探测器3、全耗尽探测器4相连；其中，全耗尽探测器4为金刚石探测器。本专利技术实施例中全耗尽探测器4为金刚石探测器，金刚石半导体探测器具有禁带宽度大、抗辐照能力强、对γ不灵敏、时间响应快、性能稳定等优点，由于其抗辐照能力强，因此可以应用于强辐射场中，也即本专利技术实施例提供的半导体反冲质子望远镜能够适用于强流中子加速器、高能加速器和散裂中子源中子辐射场的源强度监测。需要说明的是，本专利技术实施例中对聚乙烯转换膜2、穿透型探测器3和金刚石探测器4的具体位置不做限定，可选的，聚乙烯转换膜2、穿透型探测器3和金刚石探测器4相互平行设置，并且与真空腔室5的中子进入口相互平行设置，当高能中子从外面入射到真空腔室5内时，方便调整聚乙烯转换膜2、穿透型探测器3和金刚石探测器4能够工作在中子入射的0°方向上，也即聚乙烯转换膜2、穿透型探测器3和金刚石探测器4的粒子入射表面与中子入射方向垂直，由于中子入射0°方向上的能量最大，从而可以获得能量最大的反冲质子，使得反冲质子的信号幅度大于中子和金刚石发生的12C(n,α)反应α粒子的幅度。本实施例中对聚乙烯转换膜2也不进行限定，可选的，聚乙烯转换膜2采用高纯度聚乙烯制作形成，且面向入射面1设置，中子从入射面1照射到聚乙烯转换膜上，从而产生反冲质子。本实施例中对穿透型探测器的具体类型不做限定，只要位于聚乙烯转换膜2的后方，能够使中子照射到聚乙烯转换膜2上产生的反冲质子穿透后，保持一定能量即可，可选的，为使反冲质子通过穿透型探测器3后，保持较高能量，可选的，穿透型探测器3为穿透型硅探测器，更加可选的，可采用金硅面垒半导体探测器，反冲质子穿过时损失较少部分能量。本实施例中所述金硅面垒半导体探测器与聚乙烯转换膜的夹角为0°，便于后续调节与中子入射方向的夹角。中子从入射面1打在聚乙烯转换膜上2时，中子与聚乙烯转换膜内的氢发生弹性散射产生反冲质子，通过将穿透型探测器3、金刚石探测器4设置在0°方向，反冲质子经本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金刚石半导体反冲质子望远镜，其特征在于，包括：真空腔室(5)，所述真空腔室(5)的其中一个端面上设置有中子进入口；位于所述真空腔室(5)内，且沿所述真空腔室(5)设置有中子进入口的端面朝向所述真空腔室(5)内部的方向上依次设置的聚乙烯转换膜(2)、穿透型探测器(3)和全耗尽探测器(4)；位于所述真空腔室(5)外侧的电子学(6)，所述电子学(6)分别与所述穿透型探测器(3)、所述全耗尽探测器(4)相连；其中，所述全耗尽探测器(4)为金刚石探测器。

【技术特征摘要】
1.一种金刚石半导体反冲质子望远镜，其特征在于，包括：真空腔室(5)，所述真空腔室(5)的其中一个端面上设置有中子进入口；位于所述真空腔室(5)内，且沿所述真空腔室(5)设置有中子进入口的端面朝向所述真空腔室(5)内部的方向上依次设置的聚乙烯转换膜(2)、穿透型探测器(3)和全耗尽探测器(4)；位于所述真空腔室(5)外侧的电子学(6)，所述电子学(6)分别与所述穿透型探测器(3)、所述全耗尽探测器(4)相连；其中，所述全耗尽探测器(4)为金刚石探测器。2.根据权利要求1所述的金刚石半导体反冲质子望远镜，其特征在于，所述聚乙烯转换膜(2)与所述穿透型探测器(3)和所述全耗尽探测器(4)相互平行设置。3.根据权利要求2所述的金刚石半...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宜灿，刘超，李雅男，李桃生，蒋洁琼，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34