[发明专利]用于中子捕获层的硼-10化合物

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及用于中子探测的硼涂层，特别是涉及用于中子探测的硼涂层的热扩散涂敷。

现有技术论述

中子探测器可包括硼涂层，其用于和穿过的中子相互作用，并释放带电粒子进入封闭体积以产生电信号。中子探测器的最佳性能可依赖于以下数个因素：硼涂层厚度的均一性、其他元素及化合物的存在、总体硼涂层含量中特定硼同位素的比例。沉积硼至中子探测器表面上的之前已知的方法会导致涂层厚度的不规则。同样这些方法会导致硼涂层具有不希望的空隙，该空隙由探测器表面微特征附近的毛细管效应造成，或者由于视线(line-of-sight)硼涂敷的限制造成。其他已知的方法包括使用粘合剂来将硼粘附到中子探测器上，这引入会干扰中子探测的杂质。此外，一些沉积硼至中子探测器的表面上的之前已知的方法相对昂贵。因此，有使用最小痕迹的其他元素和化合物来制作中子探测器的长度上的、相对薄的、均匀的硼涂层的优化硼涂敷方法的需求。

发明简述

以下概述表述了简要概述以对于此处讨论的系统和/或方法的一些方面提供一种基本的理解。这个概述不是对于此处讨论的系统和/或方法的详尽的总结。也并不旨在认定重点/关键要素或描绘这些系统和/或方法的范围。唯一的目的是为了以一种简化的方式来表述一些概念，以作为后文展示的具体描述的一个前序。

本发明一方面提供了一种中子探测器，其包括限定内部体积的外壳。该中子探测器的一部分作为阴极。该探测器包括位于所述内部体积内、作为阳极的中央结构。该探测器包括位于壁的内部的硼涂层，其中至少所述硼涂层的一些从含硼粉末中热扩散进入所述壁从而形成对于中子敏感的硼涂层。该探测器包括电连接器，其操作式(operatively)连接到所述中央结构来传输通过所述中央结构收集的信号。

本发明另一方面提供了一种扩散含硼粉末至基板表面中来制作用于中子探测器的中子捕获层的方法。该方法包括提供一导电基板并放置含硼粉末来接触该导电基板。该方法包括使所述含硼粉末和所述导电基板经受升高的温度，使得一定量含硼粉末热扩散进入导电基板中形成对中子敏感的硼涂层。该方法包括将该导电基板和硼涂层并入中子探测器中作为外壳的至少一部分。

附图简述

在参考附图阅读以下描述后，本发明的上述和其他方面对于本发明所属的技术领域的技术人员将是显而易见的。其中，

图1是本发明一方面的具有硼涂层的实例中子探测器的示意性视图；

图2是图1中的实例中子探测器一部分的横截面视图，描绘了根据本发明一方面热扩散进入基板的硼涂层；

图3是展示了具有热扩散进入基板表面的硼的基板实例的照片，该基板用于图1中的中子探测应用；以及

图4是根据本发明一方面，将含硼粉末扩散进入基板表面来制造用于中子探测器的中子捕获层的方法的顶层流程图。

发明详述

附图描述并说明了结合本发明一个或多个方面的实例实施方案。这些说明的实施例并不旨在作为本发明的限制。例如，本发明的一个或多个方面可以在其他实施方案中、甚至其他类型的设备中使用。此外，此处使用的特定术语只是为了方便，且并不作为本发明的限制。更进一步的，图中相同的附图标记用来指示相同的要素。

图1中基本上展示了实例中子探测器10的示意性描述。应该意识到：图1中展示了可能的结构/构造等的一个实例，在本发明范围内其他实例也是可以预期的。在一具体实例中，中子探测器10例如通过观测由中子引发的核反应中释放的带电粒子来探测穿过的中子。中子探测器10能够使用在各种应用中，例如废核燃料的辐射监测或者在国土安全应用中。

中子探测器10可包括一外壳20。该外壳20可以具有圆形横截面，形成了一圆筒状外壳20，当然，其他形状的横截面也是可以预期的。外壳20可以包括一壁30以及两个端部40，从而限定一能够容纳气体的内部体积50。在一电路中，该外壳20能够作为阴极部分。虽然公开的实例中描述了外壳20作为阴极部分，应该意识到其他部分可以存在并作为阴极。例如，中子探测器可以包括一个或多个位于内部体积50内并电连接到外壳20的插入物(例如，鳍状物，突出等)。绝缘体52可位于外壳20的两个端部40上，来保持一中央结构54在位置中并防止电荷在中央结构54和外壳20之间通过直接接触而传递。该中央结构54可基本上定位于靠近外壳20的中心轴。该中央结构54可具有和电线相似的比例，并能够在电路中作为阳极。硼涂层60覆盖壁30的内表面。中子探测器10也包括一电连接器62，它装配在绝缘体52之一上，用于传输该中央结构54收集的信号。