[发明专利]中子敏感的微通道板皮玻璃及其应用

说明书

本发明是关于一种中子敏感的微通道板皮玻璃及其应用，皮玻璃的组分，以摩尔分数计，SiO₂，含量为45‑70mol％；B₂O₃，含量为3‑12mol％；PbO和Bi₂O₃的含量共为8‑16.5mol％；Cs₂O，含量为3‑7.5mol％；BaO，含量为1‑3mol％；MgO，CaO和SrO的含量共为0.5‑5.3mol％；Gd₂O₃，含量共为0‑2.5mol％；Al₂O₃，含量为0.5‑3mol％；TiO₂，含量为0‑3.5mol％；ZrO₂，含量为0‑3.5mol％。本发明的微通道板皮玻璃制备的微通道板具有噪声低、空间分辨率高的中子敏感性，可应用于中子照相、无损检测等领域。

技术领域

本发明涉及一种光电材料领域，特别是涉及一种中子敏感的微通道板皮玻璃及其应用，可应用于中子探测领域。

背景技术

微通道板(Microchannel Plate，简称MCP)是对二维空间分布的粒子进行倍增的元件，由于其具有高增益、低噪声、高分辨率、宽频带、低功耗、长寿命及自饱和效应等特点，而被广泛用于微光像管、光电倍增管、摄像管以及粒子探测器。传统的微通道板具有对电子、离子、UV光子和软X射线的直接探测能力，但商用微通道板玻璃中不含有对中子灵敏的核素，不具备对中子的探测能力。通过在微通道板孔道内壁镀制中子灵敏核素可以实现对中子的敏感，但该技术复杂，实用难度大，而在微通道板基体玻璃中掺杂中子灵敏核素，如¹⁰B、¹⁵⁵Gd、¹⁵⁷Gd，可使微通道板对中子敏感，并沿用微通道板的成熟制作工艺，可以实现微通道板对中子的敏感。然而现有的上述中子敏感微通道板的噪声较高。

热中子，通常指动能约为0.025电子伏特(速度约2.2千米/秒)的自由中子，这个速度也是对应于290K(17℃)时麦克斯韦-玻尔兹曼分布下的最可能速度，以该能量范围的中子代表被探测的中子。大多数的中子探测技术依赖¹⁰B、¹⁵⁵Gd和¹⁵⁷Gd等核素在吸收中子后发射的光子和高能粒子，来实现对中子的探测。反应式如下：

¹⁰B+n→⁷Li(1.0MeV)+⁴He(1.8MeV)

¹⁰B+n→⁷Li*(0.83MeV)+⁴He(1.47MeV)+γ(0.48MeV)

¹⁵⁵Gd+¹n→¹⁵⁶Gd+(γ′s+conversion e′s；7.9MeV)

¹⁵⁷Gd+¹n→¹⁵⁸Gd+(γ′s+conversion e′s；8.5MeV)