《一種新型熱中子位置靈敏塗硼稻草管探測器的研製》是依託清華大學，由宮輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：一種新型熱中子位置靈敏塗硼稻草管探測器的研製
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：宮輝
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
熱中子的探測在反恐安全、中子散射、核能利用等方面都有著廣泛的套用和重要的意義。3He管由於具有反應截面大、靈敏度高、穩定性好的優點，是目前套用最廣泛的熱中子探測器。但隨著3He供應的下降和需求的增加，尤其是隨著反恐安全的發展和新的大型散裂源的建設，3He需求量劇增，出現了3He嚴重短缺的局面。在這種形勢下，亟需研究和開發新的熱中子探測技術。本課題將從解決3He短缺問題的角度出發，研究和設計出一種新型熱中子位置靈敏塗硼稻草管，研究工作包括塗硼稻草探測器設計、多通道高密度讀出電子學設計及探測器性能研究等。這種新型探測器充分結合了塗硼管和稻草管探測器的優點，可以有效地提高熱中子的探測效率。而且，通過採用帶有阻抗的中心陽極絲和雙端讀出電子學，該探測器還可以實現三維位置靈敏。該新型探測器的研究在推動熱中子探測技術的發展和解決3He嚴重短缺的問題等方面的意義都非常重大。
結題摘要
按照項目研究計畫，針對新型位置靈敏塗硼稻草管熱中子探測器的研製需求，本項目完成了探測器蒙卡模擬、鍍膜工藝研究、稻草管繞管工藝研究、探測器結構設計與加工、讀出電子學系統設計以及探測器系統性能測試等主要研究工作。通過蒙卡模擬，分析了塗硼厚度、塗硼材料、稻草管層數、稻草管管壁材料等探測器關鍵設計參數對探測器性能的影響。通過鍍膜工藝研究，掌握了厚度為1μm左右且均勻一致的硼鍍膜工藝，並申請了專利。通過稻草管繞管工藝研究，掌握了等直徑細長塗硼稻草管的繞制方法，並搭建了塗硼稻草管的繞制裝置。在上述研究的基礎上，採取管壁支撐、多點定位等多項措施，攻克了在細長塗硼稻草管內部拉絲的難點，成功實現了長度為1m、直徑僅為15μm的阻性陽極絲在直徑為4mm的塗硼稻草管中央的定位，並設計加工出了由40根塗硼稻草管構成的位置靈敏塗硼稻草管探測器模組。基於電荷分配法的原理，設計出了多通道低阻抗前端電子學模組以及基於FPGA的高速ADC採集電路，並通過FPGA邏輯實現了信號位置實時重建算法。通過國際、國內合作，對我們研製的探測器和讀出電子學系統進行了詳細的測試研究。結果表明，研製的塗硼稻草管探測器模組的徑向位置解析度達到4mm，軸向位置解析度優於10mm，單根塗硼稻草管的熱中子探測效率不低於4％，系統最高計數率不低於2Mcps，達到了項目的預期研究目標。
