替代~3He的网格气体中子探测器模拟研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:flyingship23
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目前3He气体供应紧张,价格昂贵,研发替代3He的新型中子探测器成为探测器研究领域的热点。网格探测器是一种以铝作为基底材料,10B4C镀在铝片上作为转化层,氩气二氧化碳的混合气作为工作气体的新型气体中子探测器,是替代3He探测技术的重要方案之一。网格探测器具有探测效率高、位置分辨好、可以大面积扩展、γ抑制能力强、制作成本较低等优点,其综合性能与3He管探测器相当。本文利用蒙特卡罗方法对探测器各项性能参数进行计算,并且利用252Cf中子源对网格探测器的读出电子学系统进行测试。使用Geant4对常用的三种中子转换材料进行计算,转换效率随着转换层材料厚度的增加呈现先增大后减小的趋势,结合材料的性质确定出探测器转换层材料及其最优化厚度。通过模拟计算出核反应后生成带电粒子的射程以及其能量沉积,进而优化探测器的尺寸。利用Garfield++计算出探测器不同阳极丝直径下的探测器增益,以及不同气体比份下探测器增益。当探测器电压确定时,阳极丝直径越小增益越大,淬灭气体比份越少增益越大,以此来确定探测器最终的工作气体和阳极丝直径。利用Geant4Garfieldinterface模拟了由中子入射到雪崩电子被收集到的整个探测过程,并得出收集到的雪崩电子在阳极丝上位置宽度。通过实验测试了网格气体中子探测器的国产电子学数据获取系统,针对测试结果对电子学数据获取系统的各项参数进行修改,进而确定电子学最优化参数,实验表明数据获取系统满足网格气体探测器应用需求。
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