论文部分内容阅读
随着中子散射技术的广泛应用,高通量中子源的发展已经成为热点,目前,我国高通量散裂中子源(CSNS)已经立项并投入建设中。但高通量中子源的束流强度由于受到诸多因素的影响,随时间有所变化,在很大程度上影响用户实验的测试结果。为了减小这种实验测试误差,需要束流监测器提供归一化参数,高性能的中子束流监测器已成为散裂中子源建设中的重点项目之一。目前,传统的透过式电离室束流监测器可以在一定程度内修正束流强度的变化,但由于计数率的限制,已经无法满足高通量中子源的要求。近几年发展起来的GEM (Gas Electron Multiplier)气体探测器性能十分突出,具有高计数率(1MHz)和良好的位置分辨能力。基于GEM的中子束流监测器具有中子转化率低,增益合适,计数率高,位置分辨良好等性能,同时,结合涂硼阴极窗,可以将中子转化为其它的带电粒子来间接的探测中子束流强度。目前,基于涂硼GEM的中子探测技术已成为新一代中子束监测器研究的热点。本论文主要研究涂硼GEM中子束监测器的性能,通过蒙特卡罗模拟方法,研究探测器对中子响应的详细物理过程。针对GEM束流监测器各路高压设置对增益的影响,确定漂移电场取值范围为1-3kV/cm, GEM膜两端电压差为300-400V,传输区电场选择范围为2.5-3kV/cm,收集区电场为3～4kV/cm,并且详细的模拟研究GEM束流监测器中电离电子的输运雪崩过程以及中子的信号分布等情况。中子在GEM监测器中的信号宽度随收集区电场增加而逐渐趋向于一个常数(153ns),与实验测试的中子信号宽度(约150ns)非常吻合；同时,模拟计算得到中子在GEM束流监测器中电子信号的扩散约为1.2mm,读出pad尺寸的选取将影响探测器的位置分辨能力。本论文的模拟工作主要为涂硼GEM中子束监测器的中子探测提供详细的物理过程,为探测器的测试提供参考数据,优化探测器的设计。