【摘 要】
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快中子探测被广泛应用于核反应监控、核物理研究以及大型物件成像等领域。但当下,用于辐射探测的传统无机闪烁体发光寿命长,而有机闪烁体虽由于高的氢原子密度适合于利用核反冲法进行快中子探测,但低的光产额是其一大弊病。新兴的二维钙钛矿材料,其大的有机阳离子富含氢原子,为核反冲法探测快中子提供了基础。同时二维钙钛矿材料中有机层与无机层相交替的多量子阱结构,使其具有了强的量子限域以及介电限域效应,进而可使二维钙
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快中子探测被广泛应用于核反应监控、核物理研究以及大型物件成像等领域。但当下,用于辐射探测的传统无机闪烁体发光寿命长,而有机闪烁体虽由于高的氢原子密度适合于利用核反冲法进行快中子探测,但低的光产额是其一大弊病。新兴的二维钙钛矿材料,其大的有机阳离子富含氢原子,为核反冲法探测快中子提供了基础。同时二维钙钛矿材料中有机层与无机层相交替的多量子阱结构,使其具有了强的量子限域以及介电限域效应,进而可使二维钙钛矿具有高的光产额以及短的发光寿命。这些优势使得二维钙钛矿在快中子探测领域具有巨大潜力。本课题优化了两种二维卤化物钙钛矿单晶的制备方案,验证了二维卤化物钙钛矿单晶的快中子探测能力,在此基础上提出二维卤化物钙钛矿是一类适合于快中子探测的材料。本文聚焦于二维卤化物钙钛矿的单晶生长与快中子探测性能研究,主要内容有:（1）选取质子化的苯乙胺（Phenylethylamine,PEA）与苯并咪唑（Benzimidazole,BI）作为大的间隔阳离子,通过籽晶诱导的挥发溶剂法,制备出了厘米级、通透、高质量的（PEA）2Pb Br4与（BI）2Pb Br4钙钛矿单晶。（2）对（PEA）2Pb Br4进行了Cl-掺杂,以优化Cl-掺杂浓度的（PEA）2Pb(Br0.95Cl0.05)4为对象,通过脉冲幅度谱测试验证了其快中子探测能力。同时其光产额高达41 000photons Me V-1,发光脉冲宽度仅为2.97 ns,展现出了优良的闪烁体性能。在同时含有快中子以及γ射线的混合场中,通过飞行时间法、积分电荷与中子产额线性关系,证明了（PEA）2Pb(Br0.95Cl0.05)4晶体可用于n/γ甄别、核反应反应动力学研究、中子产额以及核反应释放总能量监控。（3）验证了（BI）2Pb Br4晶体的快中子探测能力,并证明了（BI）2Pb Br4通过有机间隔阳离子替换,实现了比（PEA）2Pb Br4更强的介电限域效果,故其发光脉冲宽度由（PEA）2Pb Br4的4.16 ns降低为2.23 ns,使（BI）2Pb Br4更为适用于对时间分辨率要求高的快中子探测场景。
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