论文部分内容阅读
中国散裂中子源(CSNS)项目已于2008年开始动工,高通粉末衍射仪(HIPD)是其初期拟建的三台中子谱仪之一。高通粉末衍射仪要求中子探测器对热中子的探测效率好于50%,位置分辨好于5mm(竖直方向)×50mm(水平方向),单个探测器单元面积为250mm×500mm,单个探测器单元最高计数率30KHz。 随着3He气体资源短缺、价格飞涨,3He气体探测器已经无法满足中子探测的需求。基于6LiF/ZnS(Ag)闪烁体和波移光纤结构的大面积位敏中子探测器,具有高的中子探测效率、高分辨率和高的n/γ抑制能力等优点,可以很好的满足中国散裂中子源(CSNS)上高通粉末衍射仪对中子探测器的需求。本项目详细研究了探测器各个关键部件性能,比较了不同闪烁体样品的热中子探测效率和出射光产额,测试了波移光纤的光传输特性和多阳极光电倍增管的位置重建能力。通过MC模拟,并将模拟结果与实验测试结果比较,得到优化的探测器结构设计参数:采用双层EJ426型闪烁体作为中子转换屏,双层BCF-91A波移光纤阵列实现闪烁光的收集与传输,H8500多阳极光电倍增管和专业电子学实现对打火光纤的定位。设计制作了100mm×100mm闪烁体中子探测器样机,并在中子源上开展相关性能测试。 研究结果表明,采用双层“三明治”结构的探测器可以实现50%以上的热中子探测效率和5mm×50mm位置分辨率,同时探测器具有较好的n/γ抑制比,探测器整体设计可以满足中子谱仪的物理设计需求。通过该项目的研究,深入了解闪烁体中子探测器的性能,掌握大面积光纤阵列固定工艺,为建造更大面积位置灵敏中子闪烁体探测器奠定基础。同时该项目研究对提高我国中子探测技术水平具有重要意义。