[发明专利]一种基于硼转换多级网格气体的中子探测器

权利要求书

1.一种基于硼转换多级网格气体的中子探测器，其特征在于：所述的中子探测器采用镀硼的铝片条构成多层方形管道，所述的铝片条采用磁控溅射的方法在铝基片上镀厚度为1-3μm的¹⁰B薄层，所述的铝片条上每隔一定的距离开设有卡槽，使得方形管道间的距离即是卡槽间的间距，将镀硼的铝片条上的卡槽插进预先设计好的铝框内，形成网格结构，铝框内插入镀硼铝片条的数目即为方形管道层数，所述的探测器通过增加单元方形管道的层数来增加有效硼中子转换层的厚度，每一个单元管道中心均设置有阻性阳极丝，通过电荷分配法获得沿丝方向的位置，单元管所在的位置确定横向位置，单元管所在的层位置给出纵向位置，从而可以精确测量中子具体在哪一个单元被探测，实现中子的三维探测。

2.根据权利要求1所述的一种基于硼转换多级网格气体的中子探测器，其特征在于：所述的方形管道两端设计有端面，用来固定定位子。

3.根据权利要求1所述的一种基于硼转换多级网格气体的中子探测器，其特征在于：所述的阻性阳极丝通过夹丝与焊接的方法固定在定位子的铜管上。

4.根据权利要求3所述的一种基于硼转换多级网格气体的中子探测器，其特征在于：所述定位子的铜管外面采用耐高压材料，通过定位子同时实现阻性阳极丝的固定和高压的引出。

5.根据权利要求1所述的一种基于硼转换多级网格气体的中子探测器，其特征在于：所述的阻性阳极丝选用直径为25μm的镍铬合金丝。

6.根据权利要求1所述的一种基于硼转换多级网格气体的中子探测器，其特征在于：所述的中子探测器背后设置有高压分配盒，高压分配盒中一路正高压输入，经两级滤波电路及保护电阻后，同时为每一路阳极丝提供高压，每一路信号由一个隔直电容直接从阳极丝两端引出，最后经前放以及后续电路通过电荷分配法测量中子击中的位置。

7.根据权利要求1所述的一种基于硼转换多级网格气体的中子探测器，其特征在于：所述的探测器实现三个彼此相互独立工作过程，中子转换、气体倍增和信号读出；

中子转换：向中子探测器采用一个大气压流气式供气，工作气体采用Ar和CO2混合气体，使探测器工作在正比区，入射中子与¹⁰B发生核反应，该核反应有两个反应道，其中93％分支比反应生成激发态⁷Li，瞬间退激产生1.47MeVα和0.84MeV ⁷Li两种粒子，另7％分支比反应直接到基态产生1.79MeVα和1.0MeV ⁷Li； 两种粒子的运动方向相反，与硼原子发生库仑相互作用，并逐步损失能量，使得⁷Li，α两种粒子能从转换体出射出来，入射中子穿过转换体实现转换；

气体倍增：当入射中子被¹⁰B俘获后，产生的⁷Li，α两种方向相反的粒子，其中α粒子直接损失在涂硼铝基材里，⁷Li粒子进入工作气体，产生大量原初电子-电离对，在单元管内电场的驱动下，电子向阳极丝漂移，并在阳极丝附近气体放大，增益约100倍；

信号读出：在阻性阳极丝上产生感应信号，每一路信号由一个隔 直电容直接从阻性阳极丝两端引出，经前放以及后续电路通过电荷分配法获得中子的击中方形管道位置与时间信息，测量中子击中的位置完成一个单元的信号读取，其中通过电荷分配法获得沿丝方向的位置，单元管所在的位置确定横向位置，单元管所在的层位置给出纵向位置，从而可以精确测量中子具体在哪一个单元被探测，实现中子的三维探测。