[发明专利]双层掺钆阻性板探测器及其探测中子的方法

说明书

本申请为在2009年8月28日递交的、申请号为200910169723.3、发明名称为“一种掺钆阻性板及其构成的探测器”的中国申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及气体探测器，尤其涉及一种双层掺钆阻性板探测器及其探测中子的方法。

背景技术

阻性板探测器是一种用于探测高能粒子的气体探测器，现有技术中的阻性板探测器直接利用高体电阻率的绝缘阻性板加载工作高压来形成工作电场，当外部入射粒子照射或穿越阻性板探测器，将电离阻性板探测器内部某区域的工作气体而产生电离粒子；电离粒子在由加载到石墨电极的外部工作高压形成的强电场作用下，进而发生雪崩放大和流光放大，产生雪崩信号或流光信号。

阻性板探测器的结构如图1所示，两块阻性板1平行放置，分别在所述两块阻性板1的外表面涂覆一层均匀的石墨电极2作为供电的阴极和阳极，在石墨电极2的外层通过一层的绝缘材料3和与印刷电路板信号电极4相连。外部入射粒子电离该结构阻性板探测器内某区域的工作气体后，电离粒子进而发生雪崩放大和流光放大，产生雪崩信号或流光信号后，在该阻性板的阴阳电极相应区域表面会同时导致电场的变化，这些感应电荷少部分被阻性板介质吸收掉，其余大部分在经过该绝缘材料3，将在印刷电路板读数电极4上感应出相应信号，以此获知入射粒子的击中位置、感应电荷以及时间响应等特性。

与高能带电粒子和高能光子不同，中子不会与探测器介质发生以库仑作用为媒介的电磁相互作用、电离或激发介质原子；亦不会与介质发生光电效应、康普顿散射等，所以，中子不易被直接探测，一般是通过与探测器介质的原子核发生的核散射或核反应来实现对中子的探测。

常见的热中子探测器一般为位置精度很高的成像用探测器，不但有效探测面积小，而且价格昂贵，不利于监测大面积有中子辐射的背景场。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种易于大规模生产的大面积、低成本的双层掺钆阻性板探测器，以使能够从多粒子源中分辨出热中子，

根据本发明的双层掺钆阻性板探测器包括：两个并联的第一探测器和第二探测器,其中所述第一探测器和所述第二探测器分别包括两块相向而对的阻性板、一侧分别与所述两块阻性板的外侧相连的两块石墨电极、以及分别通过一绝缘膜与所述两块石墨电极的另一侧相连的两块读数电极，所述两块阻性板的至少其中之一为掺钆阻性板；其中所述第一探测器和所述第二探测器相邻的读数电极为一公用的读数电极,且位于所述第一探测器外侧的读数电极和位于所述第二探测器外侧的读数电极都为由多个矩阵单元构成的矩阵电极；所述第一探测器的工作电压和所述第二探测器的工作电压具有一定的电压差。

根据本发明的一个实施例，在所述双层掺钆阻性板中，分别与所述公用的读数电极相邻的所述第一探测器的石墨电极和所述第二探测器的石墨电极加载相同的电压，所述第一探测器的另一石墨电极和所述第二探测器的另一石墨电极加载不同的电压。

根据本发明的另一个实施例，所述加载在所述第一探测器的另一石墨电极上的电压和加载在所述第二探测器的另一石墨电极上的电压之间的电压差为500－1000V。

本发明还提供一种采用上述双层掺钆阻性板探测器探测热中子的方法，所述方法为：分别对所述第一探测器和所述第二探测器加载不同的工作电压；当外部入射粒子与所述双层掺钆阻性探测器发生反应时，判断位于所述第一探测器和所述第二探测器的任意一相对应位置处的矩阵单元所输出的信号幅度谱是否一致，是则在所述该矩阵单元位置处的所述外部入射粒子为伽马光子或者其它粒子，否则在所述该矩阵单元位置处的所述外部入射粒子为热中子。

由上述技术方案可知，本发明的实施例通过采用双层掺钆阻性板制作成的探测器，从而能从多粒子源中分辨出热中子，具有以下有益效果：

1、所述掺钆阻性板材料为碳氢物质，为很好的中子慢化体，并且对γ光子不敏感，能够很好地甄别出热中子；

2、所述采用掺钆阻性板构成探测器的几何结构简单，尺寸范围很宽，可制作面积很大的探测器，相比于其他探测器，本发明的探测器造价低廉，而且易于大规模生产，可以制作大面积、低成本的墙式探测器，来实现对环境中子本底的监测。

3、可以采用两层探测器结构的形式，分别对两层探测器加载不同的工作电压来分辨外部带电粒子是否为热中子，并可进一步通过采用块状矩阵电极的读数电极而更清楚地分辨热中子的位置。

通过以下参照附图对优选实施例的说明，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。

附图说明