一种基于气体时间投影室的中子探测器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于气体时间投影室的中子探测器，包括罐体、场笼、阴极板、读出平面，所述罐体为密闭结构，所述场笼为两端敞口的笼状结构，所述场笼设于所述罐体内，所述阴极板平行于所述场笼的敞口面，所述阴极板设于所述场笼内，所述读出平面设于所述场笼的敞口端，所述阴极板朝向所述读出平面的表面设有中子转换层，所述中子转换层与所述读出平面设有间隙。本实用新型专利技术的中子探测器，计数率高，工作稳定，位置分辨率高，并且成本低，适合于大批量生产。量生产。量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气体时间投影室的中子探测器


[0001]本技术涉及中子探测
，尤其涉及一种基于气体时间投影室的中子探测器。

技术介绍

[0002]中子探测器属于高端分析仪器，是诸多相关技术研究的基础。中子探测器在各领域都有着广泛的应用，其与各个领域的结合，可以极大地实现对相关领域技术产品的赋能，对环保、食品、生命科学、新能源、半导体、航空航天、辐射防护、核物理等领域的研发、生产、销售都有着全方位立体化的贡献。随着中子技术应用的发展，对中子的探测也提出了一些新的需求，例如：高能物理研究中需要掌握中子的入射方向、能量等信息，中子照相技术需要针对研究对象的类型、中子源能量设计位置分辨率高、时间响应快的中子成像装置，反应堆中子学物理实验研究过程中需要在堆芯内部、燃料空隙间布置中子探测器实现堆芯中子通量分布的实时测量。这些需求对中子探测器的探测精度和探测效率提出了新的要求。
[0003]现有中子探测器大多基于气体探测器，其主要包含电离室、正比计数器和盖革
‑
弥勒(G
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M)计数器。这些探测器均以气体为探测媒介，一般都是具有两个电极的容器，充有某种气体，电极间加电压。
[0004]一种含有氢正比管、硼电离室、He
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3正比计数器的气体探测器，这种探测器具有耐高温、抗辐照、制备简单、使用方便、在线获取数据等特点。He
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3探测器通过测量He
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3气体与中子相互作用产生的次级带电粒子来间接实现对中子的测量，由于其检测效率高、不用低温保存、低伽马射线灵敏度、结构简单、性能稳定等特点而得到了广泛的应用。然而，He
‑
3中子探测器也有明显的缺点，基于He
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3的探测器成本普遍较高，国产化程度较低，其位置分辨率较差；He
‑
3气体资源逐年减少，进一步造成其价格昂贵且正常情况下无固态，不易密封。
[0005]硼具有较高的热中子截面、探测效率和较低的γ截面，利用B
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10和Li
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7探测中子的BF3管应用广泛。但是BF3气体与He
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3气体一样需要较大的探测体积且对环境有潜在的危害而逐渐被较少地使用。涂硼电子倍增管和涂硼电离室也受到了较多的关注，一种基于涂硼GEM结构的中子探测器，采用5个级联的GEM膜以实现中子转换的功能，读出电极实现信号收集的功能，工作气体采用常用的Ar和CO2混合气体，其优势在于可大量获得B
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10作为中子转换体，中子计数率高，时间分辨率好。然而，基于涂硼厚GEM的中子探测器，探测平面和中子转化层高度耦合，自由度较低；多层级联可以增加中子探测效率，但是安装和操作较为困难，特别是几十层GEM级联后高电压操作和工作稳定性有一定的挑战。
[0006]因此，本领域的技术人员致力于提供一种基于气体时间投影室的中子探测器，解决He
‑
3价格昂贵、粒子鉴别能力差以及涂硼中子转化层与探测器耦合度过高等问题。

技术实现思路

[0007]有鉴于现有技术上的缺陷，本技术所要解决的技术问题是如何提供一种鉴别能力高、成本低的基于气体时间投影室的中子探测器。
[0008]为实现上述目的，本技术提供了一种基于气体时间投影室的中子探测器，包括罐体、场笼、阴极板、读出平面，所述罐体为密闭结构，所述场笼为两端敞口的笼状结构，所述场笼设于所述罐体内，所述阴极板平行于所述场笼的敞口面，所述阴极板设于所述场笼内，所述读出平面设于所述场笼的敞口端，所述阴极板朝向所述读出平面的表面设有中子转换层，所述中子转换层与所述读出平面设有间隙。
[0009]优选地，所述场笼的两个敞口端均设有所述读出平面，所述阴极板设于所述场笼的中间位置。
[0010]优选地，所述场笼包括铜环和所述铜环之间的电阻。
[0011]优选地，所述铜环通过特氟龙螺丝连接，所述电阻与所述铜环焊接连接。
[0012]优选地，所述中子转换层为镀B
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10的涂硼网。
[0013]优选地，所述涂硼网为一层或多层，所述涂硼网之间的间隙相等或不等。
[0014]优选地，所述读出平面为Micromegas气体微结构探测器。
[0015]优选地，所述罐体上设有可拆卸的顶盖。
[0016]优选地，所述罐体的侧面设有导气孔。
[0017]优选地，所述罐体、所述场笼为六面体结构。
[0018]本技术至少具有如下有益技术效果：
[0019]本技术提供的基于气体时间投影室的中子探测器，中子转换层与读出平面脱耦合，增加了自由度，实现了探测器的高计数率、工作稳定和高位置分辨率，并且对粒子的鉴别能力高；采用涂硼网作为中子转换层，根据探测需要可以调节涂硼网的层数和位置，实现了对探测效率的调节。
[0020]本技术提供的基于气体时间投影室的中子探测器，替代了He
‑
3等探测方式，降低了装置的成本，适合大批量生产，且安装和操作较为方便。
[0021]以下将结合附图对本技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0022]图1是本技术实施例提供的基于气体时间投影室的中子探测器结构示意图；
[0023]图2是本技术实施例提供的基于气体时间投影室的中子探测器另一示意图；
[0024]图3是本技术实施例提供的基于气体时间投影室的中子探测器的局部示意图；
[0025]图4是本技术实施例提供的基于气体时间投影室的中子探测器的中子入射示意图；
[0026]图5是本技术实施例提供的基于气体时间投影室的中子探测器的电子漂移示意图；
[0027]图6是本技术实施例提供的基于气体时间投影室的中子探测器的热中子与中子转换层层数和探测效率分布示意图；
[0028]图7是本技术实施例提供的基于气体时间投影室的中子探测器的超热中子与中子转换层层数和探测效率分布示意图。
[0029]图中，
[0030]1‑
罐体，2
‑
场笼，3
‑
顶盖，4
‑
读出平面，5
‑
阴极板，6
‑
中子转换层。
具体实施方式
[0031]以下参考说明书附图介绍本技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
[0032]在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
[0033]本技术提供了一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于气体时间投影室的中子探测器，其特征在于，包括罐体、场笼、阴极板、读出平面，所述罐体为密闭结构，所述场笼为两端敞口的笼状结构，所述场笼设于所述罐体内，所述阴极板平行于所述场笼的敞口面，所述阴极板设于所述场笼内，所述读出平面设于所述场笼的敞口端，所述阴极板朝向所述读出平面的表面设有中子转换层，所述中子转换层与所述读出平面设有间隙。2.如权利要求1所述的基于气体时间投影室的中子探测器，其特征在于，所述场笼的两个敞口端均设有所述读出平面，所述阴极板设于所述场笼的中间位置。3.如权利要求1所述的基于气体时间投影室的中子探测器，其特征在于，所述场笼包括铜环和所述铜环之间的电阻。4.如权利要求3所述的基于气体时间投影室的中子探测器，其特征在于，所述铜环通过特氟龙螺丝连接，所述电阻与...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凯伟，徐能，王少博，钟圣怡，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：