薄窗型多阳极气体探测器研究进展

薄窗型气体探测器是最近发展并用于低能量加速器质谱探测技术。该探测器的入射窗采用氮化硅膜,薄而均匀,分辨率高,目前已在低能量粒子探测技术中得到初步应用,显示出广泛的应用前景。本文主要从薄窗型气体探测器基本原理、薄氮化硅膜与Mylar膜的对比、不同质子数Z的低能量粒子脉冲高度对比、薄窗型气体探测器与硅探测器的对比,以及应用等方面进行阐述。     

气体探测器的聚丙烯薄窗和薄膜电极的制备

用热拉伸法制备用于气体探测器的超薄聚丙烯薄膜存在膜易破和粘结等问题。分析薄膜制备的物理过程和膜破的原因后，不用大面积聚四氟乙烯薄膜做防粘层，而用带锥形泄气孔表面喷涂聚四氟乙烯的拉膜盘和从高压氮气获取的准静态拉伸压力制得了超薄薄膜和电极。     

一种新型气体探测器的研制

加速器质谱(accelerator mass spectrometry,AMS)技术因探测对象不同,探测器也应根据需要进行选择。为建立低能量重离子加速器质谱测量技术,本文设计制作一台新型气体探测器并调试应用。该探测器采用厚度50 nm,膜面积8 mm×8 mm的氮化硅膜作为入射窗。采用5.48 MeV的241Am源的α粒子对探测器进行调试,调试后将该探测器安装于中国原子能科学研究院的300 kV小型AMS系统上进行129I粒子测量。经模拟计算以及对探测器的调试、应用,证明该探测器具有较高的能量分辨率,可以很好的实现不同粒子的鉴别,同时测量灵敏度可达到10^-13国际水平,满足低能量重离子的测量要求。     

基于印刷线路板技术的复合气体探测器

将当前先进的PCB加工技术用于制作微条气体探测器(MSGC),并结合微电子加工技术制作电子倍增器(GEM),可以制作性能优越价格低廉的复合式位置灵敏探测器.论文从气体探测器工作原理出发,分析了各种类型气体探测器的优缺点,并根据当前国内的微电子加工技术,设计制作了MS-GC+ GEM复合式气体探测器.随着PCB精加工技术的进步,性能更优越可靠、更易加工的气体探测器很快将问世.     

带增益的气体探测器读出ASIC的研制

设计了用于带增益的气体探测器比如GEM、RPC等读出的ASIC,实现对探测器信号的放大、成形和对后续实时采样ADC的驱动电路.电荷增益和成形时间可调,有利于探测器不同增益下性能的研究,也扩展了芯片的应用范围.由于成形电路引入的噪声变得显著,在低电荷增益下,ENC会随增益下降而增加.芯片采用Chartered 0.35μm2P4M CMOS工艺,论文介绍了芯片的详细设计和仿真结果.     

气体电子倍增器(GEM)探测器

气体电子倍增器(GEM)作为一种新型气体电离室探测器,具有结构简单、性能卓越、兼容性强等优点,广泛应用于高能物理、核物理等多个领域。介绍了GEM探测器的原理、研究现状及发展应用。     

两级放大的气体位置灵敏探测器

介绍了近年来所出现的几种两级联合新型气体位置灵敏探测器。在很安全的电压下,不出现打火或电荷堆积就可以实现高计数率下的高增益。     

用于中子谱仪密闭型气体探测器的密闭腔研制

为避免高压气瓶带来的人身安全问题、不便携问题和污染工作气体排放问题,气体探测器已由流气型转化为密闭型。密闭型气体探测器可拓展气体探测器的应用范围,提高气体探测器竞争力,其缺点是腔内杂质气体会累积,影响探测器的性能（增益、分辨率和效率）和出现高压打火。本文采用螺旋弹簧密封实现密闭腔的动态高真空密封,采用铝和不锈钢复合板过渡实现铝和不锈钢焊接,采用高温烘烤、真空泵组抽高真空等方法实现密闭腔体净化,尤其是将铝表面微弧氧化技术用于真空腔体的净化。密闭腔微弧氧化后的杂质气体生成率相比未氧化的降低12.1%,杂质气体中氢气含量降低36%,水蒸气、一氧化碳和二氧化碳含量几乎下降1个数量级。腔体1 a内产生的杂质气体含量为0.006%,2个月内产生的水分含量为0.000 5%,可保证探测器2个月内不发生高压打火。研制出的密闭腔体满足中子谱仪密闭型气体探测器物理要求。     

方兴未艾的微单元结构气体探测器

介绍了微单元结构位置灵敏气体探测器的发展近况，探讨了其在生物医学中的应用前景及利用模拟计算软件辅助设计和研制气体探测器的方法。     

蓬勃发展的位置灵敏气体探测器

介绍了近年来气体位置灵敏探测器的发展,简要描述了几种新型的高位置分辨、高计数率的探测器：MSGC、MGC、MICROMEGAS、GEM等。     

国外核探测器近年进展简况

文中介绍了气体电离探测器,固体、气体闪烁计数器,半导体探测器以及量子微量热器等方面的国外近年进展简况。     

基于3层硅探测器的主动式中子个人剂量计研制

研制了一种具有能量分辨能力的中子个人剂量计。该个人剂量计由3层硅探测器组成,硅探测器周围装有⁶LiF、聚乙烯和含硼聚乙烯作为转化体、慢化体和吸收体。个人剂量计有直读和解谱两种工作模式。直读模式将中子能区划分为低能、中能和快中子3个能区,可实时测量。解谱模式可获得快中子能区的中子能量分布。利用GEANT4程序模拟了7 MeV γ射线的能量沉积谱,设置适当的甄别域以降低γ射线的影响。采用GEANT4程序模拟了个人剂量计对不同能量入射中子的个人剂量当量率响应。在加速器单能中子参考辐射场中完成了单能中子剂量响应的实验校准,对模拟计算的响应函数进行了实验修正,并得出了不同能区的平均中子个人剂量当量率响应。     

高分辨高纯锗低能光子探测器研制

用硼离子注入方法制备P~+电极,采用沟槽形结构,成功地研制出高分辨高纯锗低能光子探测器。4个有代表性的探测器能量分辨率分别为FWHM=183,178,165,162eV。探测器灵敏体积分别为φ16mm×12mm,φ13mm×10mm,φ13mm×9.7mm和φ13mm×9.5mm。此4个探测器的性能达到了国际先进水平。     

硅二极管阵列探测器在田湾核电站的应用

田湾核电站一期工程辐射监测系统中,大量使用了硅二极管阵列探测器。论文介绍了硅二极管阵列探测器的架构、原理、应用方式和保护逻辑。对运行期间出现的问题,进行了研究和探索,给出了可行的解决方案。     

低能量沉积下位置灵敏硅探测器位置畸变的修正

介绍了一种低能量沉积下位置灵敏硅探测器位置畸变的修正方法,采用了与探测器中能量沉积相关的修正因子,f(Δ1,Δ2,E)调节可调参数Δ1和Δ2,对位置畸变进行了修正,得到了很好的修正效果。     

基于气体电子倍增器原理的高能X射线工业CT气体探测器

分析了高能X射线工业CT所常用的闪烁探测器的优缺点,及传统气体电离室探测器存在的不足。为克服这些缺点和不足,从X光子与物质相互作用理论出发,结合高能工业CT的结构特点,探讨了高能窄X射线束入射到薄金属片中X光子和光电子的输运过程,提出了以高密度的金属片作为X光子辐射转换体,以气体电子倍增器作为光电子倍增放大的新型高能工业CT探测器方案。并利用基于Linux平台的EGSnrc程序进行了Monte-Carlo仿真。从原理上说明了这种气体倍增探测器相对于传统气体电离室探测器,既有较高的探测效率,其体积也大为减小,替代高能工业CT传统的闪烁体探测器在理论上是可行的。     

Effect of Hydrogen Dilution on Growth of Silicon Nanocrystals Embedded in Silicon Nitride Thin Film by Plasma-Enhanced CVD

An investigation was conducted into the effect of hydrogen dilution on the microstructure and optical properties of silicon nanograins embedded in silicon nitride （Si/SiNx） thin film deposited by the helicon wave plasma-enhanced chemical vapour deposition technique. With Ar-diluted SiH4 and N2 as the reactant gas sources in the fabrication of thin film, the film was formed at a high deposition rate. There was a high density of defect at the amorphous silicon （a-Si）/SiNx interface and a relative low optical gap in the film. An addition of hydrogen into the reactant gas reduced the film deposition rate sharply. The silicon nanograins in the SiNx matrix were in a crystalline state, and the density of defects at the silicon nanocrystals （nc-Si）/SiNx interface decreased significantly and the optical gap of the films widened. These results suggested that hydrogen activated by the plasma could not only eliminate in the defects between the interface of silicon nanograins and SiNx matrix, but also helped the nanograins transform from the amorphous into crystalline state. By changing the hydrogen dilution ratio in the reactant gas sources, a tunable band gap from 1.87 eV to 3.32 eV was obtained in the Si/SiNx film.     

双探测器中子剂量当量仪的探头设计

针对单探测器中子剂量当量仪的能量响应性能普遍不好的问题,设计了一种新型中子剂量当量仪,该中子剂量当量仪的探头包含有两个不同厚度慢化体球壳和两个球形3He正比计数管。用MCNP程序对分别嵌入到两个慢化体球壳中心的两个3He正比计数管的能量响应进行了计算。在周围剂量当量的结果计算时,用两个探测器的计数率之比确定1个修正因子以对探测器的计数率转换成中子周围剂量当量率进行修正。经过理论分析和实验验证,该中子剂量当量仪的能量响应性能有一定改善,可使热中子～14MeV范围内的能量响应缩小到0.7～1.3范围内。     

SiC中子探测器的研究进展

相比于气体、闪烁体及常规半导体中子探测器,基于第三代半导体材料SiC的中子探测器具有体积小、响应快、位置分辨率好、抗高温和耐辐照等众多优点。其中抗高温和耐辐照是应用于核反应堆堆芯、高能物理试验和太空等高温高压以及强辐射环境下的中子探测器需要突破的瓶颈。论文总结和分析了SiC的材料特性,SiC中子探测器的结构、工作原理、国内外发展现状以及存在的问题,并对我国中子探测器的发展趋势进行了探讨。