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Micromegas探测器(Micro Mesh Gaseous Structure)是由法国Saclay的Dapnia实验室在1996年开发的一种微模式气体探测器。2006年I.Giomataris等人在Micromegas探测器的基础上研制出了Bulk-Micromegas,该探测器的放大区是利用印刷电路板技术(PCB)来制作的。这种制造工艺具有制造成本低和电极材料坚固等优点。Bulk-Micromegas探测器作为中子探测器主要由漂移极板(用镀铝聚酯膜或高透过率的金属网)、聚乙烯转换层、栅极板、阳极读出电极板(由印刷电路板刻蚀而成)组成。其中三层极板把气室分为不均衡的漂移区(drift gaps或conversion space)和雪崩区(amplification gaps)。漂移区一般为几个毫米,电场强度在一百V/cm左右。雪崩区的区间间距50—100μm之间,电场强度达到几十kV/cm。当入射中子进入探测器时,与转换层聚乙烯作用发生弹性散射、非弹性散射、辐射俘获及其它核反应。其中弹性散射产生反冲质子,这些反冲质子又可使工作气体发生电离。这样,电离出的那些电子在漂移电场作用下向阳极漂移,当其穿过栅极网孔进入雪崩区后,在强电场的作用下又可进一步使气体产生雪崩效应而得以放大。数量放大了的电子在运动过程中使读出电极感应出电信号。通过后端电子学线路对信号的收集和处理,从而可得到入射中子的能量与位置等信息。基于Bulk-Micromegas探测器的快中子成像实验中,中子转换质子的转换层转换率低是一个瓶颈。利用基于Geant4工具包的蒙特卡洛模拟程序并使用ROOT工具对不同中子源(Am-Be源和14MeV中子源)以及不同转换层结构和厚度对转换效率的影响进行了模拟,得到了转换率达到饱和时反冲质子的能量角度分部信息。结果表明,常规聚乙烯转换膜在转换层厚度为400pm和1600gm时,对Am-Be源和14MeV中子源的探测效率分别达到饱和,其效率分别为0.12%和0.35%。其次设计了三种新的转换层结构,模拟了转换率以及在气体间隙中的能量沉积。新转换膜的转换效率要明显优于传统转换层的转换效率。最高转换率达到常规转换膜的3倍。