混合辐射场探测器研制与实验测试

摘要

在空间探测活动中，空间辐射环境是影响航天器可靠性、危及航天员健康的重要因素之一。空间辐射环境的探测与研究是空间科学技术研究的重要内容，并为载人航天事业的发展提供安全保障。空间中子辐射是空间环境的重要组成部分，本文针对中子的探测展开研究并研制了相关探测器。
　　本工作首先研发了一种同位素浓缩10B中子灵敏层的制作技术，经过多次试验检测获得最佳的硼膜制作工艺，在辐射场中的探测器测试中验证了该技术的可靠性。其次针对中子的混合辐射场研制了一套宽量程、高灵敏度的组合探测器，包括涂硼正比计数管和n/γ组合涂硼电离室。嵌套式的内部结构便于探测器的拆装与改进。通过在探测器内部设计漏电流旁路电极和噪声屏蔽措施，大大降低了漏电流(＜0.1pA)和信号噪声，提高了抗干扰能力。通过在探测器内部放置涂硼环氧薄片增加了涂硼面积，进一步提高了探测器的中子探测效率和灵敏度。最后结合Bonner球测量技术，扩大了中子能区的测量范围。
　　探测器在中子和γ辐射场中完成了调试，经测试获得了良好的响应特性、坪特性及灵敏度等重要性能指标。其中由中子室和γ补偿室组成的涂硼电离室，分别在241Am-Be源和137Cs源的辐射场中测试得到其坪长为600V，坪斜<4％/100V。中子灵敏度达9.2×10-16A/(cm-2s-1)，γ灵敏度达7.36×10-16A/(MeV·cm-2·s-1)，且γ补偿修正系数<5%，具有良好的γ补偿效果。涂硼正比计数管，在标准100mCi的241Am-Be中子源辐射场中测得中子能谱，获得了其坪长约为150V，坪斜为8.2%/100V，在工作电压为800V时对应的中子计数率为50cps，灵敏度为1cps/nv。
　　本工作研制的组合探测器造价低，性能稳定，各项性能指标接近国内外涂硼探测器先进水平。

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表清单

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要工作和内容安排

第二章 中子探测技术的原理与方法

2.1中子与物质的相互作用

2.2 中子探测的基本原理

2.3中子探测器

2.4 本章小结

第三章 中子探测系统的总体设计

3.1 中子探测系统总体方案

3.2 中子灵敏层的设计

3.3 工作气体

3.4电子学仪器

3.5 本章小结

第四章 电离室的设计与实验测试

4.1 涂硼电离室设计

4.2 实验测试与结果处理

4.3 本章小结

第五章 正比计数管的设计与实验测试

5.1 正比计数管设计

5.2 正比计数管实验测试

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 工作总结

6.2 后续工作与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文