一种多层涂硼MWPC的高分辨2D位置灵敏热中子探测器的研制

摘要

中子散射技术是当前研究物质内部结构和动力学的理想探测手段，已广泛应用于各个学科领域。随着中国散裂中子源（CSNS）的建设，为了满足未来中子散射谱仪对高性能中子探测器组建成大规模探测系统的需求，同时面临近年来出现3He气体资源严重供应不足的国际形势，我们展开了基于10B转换膜的多丝正比室（MWPC）来代替价格昂贵的高气压3He中子探测器的新型中子探测技术的研究。
　　本论文主要通过深入了解多丝正比室的特性，采用 M.C.模拟和理论计算中子探测效率得到最佳设计参数，来指导探测器的单元设计和结构优化。通过采用多层结构现实高探测器效率，对于10单元层数的多层结构而言，10B薄膜中子探测效率可达到50％。本文中阐明了对探测器结构设计、工作气体选择以及丝张力和间距的严格检测等关键技术的研究。
　　在多丝正比室探测器的制作工艺关键技术研究中，研制了一套便携、快速的多丝正比室丝张力测量系统。该系统采用极短脉冲电流使得被测丝震动，通过测量振动信号来分析得到丝的固有频率。本系统能够精准、快速的直接测量丝的固有频率，可在3~5s内完成测量，测量误差约为0.6%。并对制作好的阳极丝平板进行张力均匀性测量，偏差在3.5%之内，说明丝张力控制均匀，也确保了探测器性能的稳定性。同时，为了制作光滑平整的阴极窗来确保电场的均匀性，参与研制了一台有效面积为250mm×250mm拉膜机。最后，搭建X光机探测器性能测试平台，完成探测器的初步性能的测试，并采用241Am-α源进行信号测试，表明探测器能够稳定正常的工作。
　　本论文中的研究工作，解决了在多层涂硼MWPC中子探测器研制过程中的关键技术问题，在探测器工艺制作与性能测试等方面积累了丰富的经验，为后续对中子探测技术的研究和发展起到重要的作用。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 研究背景以及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究的主要内容

第2章 中子与中子探测技术

2.1 中子与中子源

2.2 中国散裂中子源

2.3 中子探测的基本原理与方法

2.4 本章小结

第3章 涂硼的MWPC热中子探测器关键技术研究

3.1 涂硼MWPC热中子探测器的工作原理

3.2 探测器探测效率与性能研究

3.3 工作气体的选择

3.4 信号引出和读出方法

3.5 本章小结

第4章 多丝正比室探测器制作与工艺检查

4.1 多丝正比室结构设计与制作

4.2 多丝正比室探测器的工艺检查

4.3 拉膜机的研制与阴极窗制作

4.4 本章小结

第5章 探测器初步性能测试

5.1 探测器实体组装

5.2 探测器性能测试系统

5.3 X射线初步性能测试

5.4 241Am-α源信号测试

5.5 本章小结

第6章 丝张力测试系统的研制

6.1 丝张力测量系统基本原理

6.2 张力测量系统描述

6.3 系统性能测试

6.4 本章小结

第7章 结论与展望

参考文献

作者攻读学位期间的科研成果

致谢