1、2018/10/8,Tsinghua University,1,针对高探测效率热中子探测器的模拟研究,学生 陆年华指导老师 杨祎罡清华大学工程物理系粒子技术与辐射成像教育部重点实验室,2018/10/8,Tsinghua University,2,报告提纲,背景介绍探测器设计基于MCP的热中子转换体提升MCP的热中子吸收能力模拟计算中子在MCP中的衰减带电粒子的出射热中子探测效率结论与展望,2018/10/8,Tsinghua University,3,背景介绍,安全检查&无损检测X射线方法技术成熟应用广泛中子方法补充X射线方法大部分重元素某些轻元素有机物质爆炸物区分同位素,X-ray & N
2、eutron,2018/10/8,Tsinghua University,4,中子探测器,气体探测器灵敏体积大信噪比较好空间分辨率差气体对带电粒子的阻止能力固体探测器结构紧凑空间分辨率好探测效率不高中子的吸收带电粒子的出射,微型脉冲强子源（CPHS）Tsinghua University参数实现探测效率 50% 25.3meV 热中子空间分辨率 100 m计数率 103 counts/mm2/s,更好的探测系统？基于微通道板中子转换体,2018/10/8,Tsinghua University,5,微通道板,D 1213 mP 1516 m,2018/10/8,Tsinghua Univers
3、ity,6,中子转换实现,MCP只是载体结构的优异性中子吸收核素10B3835bnatGd49700bMCP结合中子吸收核素掺杂镀膜,掺杂：受MCP玻璃成分的限制中子吸收核素的密度较小需要大的厚度带电粒子不容易进入通道可行？镀膜：不受MCP玻璃成分的限制中子吸收核素的密度很大厚度可以较小带电粒子容易进入通道可行,模拟研究,2018/10/8,Tsinghua University,7,掺杂模型,镀膜模型,2018/10/8,Tsinghua University,8,模拟研究,模拟 P1：中子在微通道板中消失的概率MCNP5模拟25.3meV NeutronnatGd2O3镀膜P2：电子从镀层
4、中出射到通道中的概率MCNP5模拟,2018/10/8,Tsinghua University,9,P1 :中子在MCP中的衰减概率,25.3meV thermal neutron MCP镀膜 & 掺杂中子俘获后放出的带电粒子的概率为Pne10B(n, )7Li Pne=1natGd (n, ) Pne=0.794157Gd(n, )158Gd Pne=0.5887,2018/10/8,Tsinghua University,10,P2 :带电粒子的出射概率,中子俘获得到的带电粒子、7Li+、内转换电子、俄歇电子10B(n, )7Li中子俘获反应产物能量及其射程中子俘获反应形成连续的带电粒子源
5、,热中子探测效率,10B掺杂MCP,157Gd掺杂MCP,2018/10/8,Tsinghua University,11,热中子探测效率,10B2O3镀膜,natGd2O3镀膜,2018/10/8,Tsinghua University,12,2018/10/8,Tsinghua University,13,镀膜研究,优点: 极好的保形性大面积、均匀性的纯薄膜简单精确地薄膜厚度控制不需要控制反应物流量的均一性薄膜生长可在低温下进行（室温到400oC）缺点: 沉积速度慢沉积材料的选择,ALD: Atomic Layer Deposition 原子层沉积,2018/10/8,Tsinghua U
6、niversity,14,镀膜研究,2018/10/8,Tsinghua University,15,镀膜研究,孔深度7m ，直径100nm使用ALD镀膜得到46nm厚的均匀薄膜保形效果很好,2018/10/8,Tsinghua University,16,初步镀膜效果,微通道板孔，是凹下去的,交界处,玻璃断面,镀层natGd2O3,2018/10/8,Tsinghua University,17,初步镀膜效果,2018/10/8,Tsinghua University,18,初步镀膜效果,镀膜结果,2018/10/8,Tsinghua University,19,208.65nm,2018/10/8,Tsinghua University,20,Thanks for your attention!,
