一種新型快中子探測器的製作方法

2023-04-23 01:54:16

專利名稱：一種新型快中子探測器的製作方法
技術領域：
本發明屬於輻射探測領域，特別涉及一種新型快中子探測器。
背景技術：
多氣隙電阻板室(MRPC)是一種新型的氣體探測器。由於其具 有很好的時間分辨性能，在高能物理實驗領域得到了廣泛的應用。美國布魯克海文國家實驗室採用MRPC技術建造了飛行時間探測器， 其它一些大型實驗裝置也準備採用MRPC建造飛行時間探測器。由 於MRPC採用平板玻璃做電極，採用一定比例的F134a和異丁垸的 混和氣體做為工作氣體，所有這些材料對不帶電荷的快中子均不靈 敏，為增強MRPC對快中子的響應靈敏度，要對現有的MRPC進行 改進，以提高其對快中子的響應靈敏度。

發明內容
本發明的目的是為增強MRPC對快中子的響應靈敏度，以提高其 對快中子的響應靈敏度提供一種新型快中子探測器，其特徵為，所述 新型快中子探測器由蜂窩板1、電路板2、 Mylar膜3、碳膜4、電極 玻璃5、聚乙烯膜6、有機玻璃柱7、尼龍絲8、高壓導線9和中間電 極玻璃10組成，蜂窩板1粘貼在電路板2的一個面上，電路板2上印 有讀出條11的另一面與Mylar膜3粘接，Mylar膜3又與碳膜4粘貼 在一起，電極玻璃5粘貼在碳膜4上，上面的電極玻璃5的另一面貼上一層聚乙烯膜6，上下電極結構上是對稱的，上下兩塊電極玻璃5 之間還有3 5塊中間電極玻璃10，每塊中間電極玻璃IO朝下的面上 貼一層聚乙烯膜6，電極玻璃5和中間電極玻璃10之間以及相鄰的中 間電極玻璃10之間由直徑為0.2 0.3mm的尼龍絲8隔開，電極玻璃 周圍用有機玻璃柱7將其固定，高壓導線9焊在碳膜4上。所述每層聚乙烯薄膜的厚度為0.1 0.3mm。所述電路板2上印有5 8個讀出條11 。所述探測器的工作氣體為95%的F134a和5%的異丁烷混合氣體。本發明的基本原理是，在MRPC的電極玻璃表面加聚乙烯薄層， 中子與其相互作用產生的次級質子進入工作氣體中，使MRPC的工 作氣體電離，電離產生的電子和離子在強電場作用下向兩極漂移時在 氣體中雪崩放大並在收集極感應出電荷。由於中子在聚乙烯中產生的 質子比Y射線在玻璃板、聚乙烯等材料中產生的電子在氣體中的電離 強得多，從而可以實現較高的n/Y分辨。這種探測器時間解析度優於 100ps。如果對探測器的時間響應要求稍低一點，如500ps左右，則 可以適當增加聚乙烯層的厚度，提高對中子的探測靈敏度。模擬計算 表明，當在MRPC電極玻璃表面增加厚度為0.3mm的聚乙烯層時， 它對14MeV的中子和1.25MeV的y射線的n ^分辨能力達到20倍以 上。本發明的有益效果為經過這種方法改進後的MRPC不但對快中 子具有一定的靈敏度，而且還具有較高的n/丫 (中子伽瑪)分辨能力。同時，由於這種探測器採用印製板技術設計信號讀出條，因此該探測 器可以具有較高的空間分辨能力，可以用於中子成像技術的研究。


圖1、快中子探測器結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示的新型的快中子探測器，它由蜂窩板1、電路板2、Mylar膜3、碳膜4、電極玻璃5、聚乙烯膜6、有機玻璃柱7、尼龍絲 8、高壓導線9和中間電極玻璃10組成，蜂窩板1粘貼在電路板2的 一個面上，電路板2上印有讀出條11的另一面與Mylar膜3粘貼， Mylar膜3與碳膜4粘貼在一起，電極玻璃5粘貼碳膜4上，上面的 電極玻璃5的另一面貼上一層聚乙烯膜6，上下電極結構上是對稱的， 上下兩塊電極玻璃5之間還有五塊中間電極玻璃10，每塊中間電極玻 璃10朝下的面上貼一層聚乙烯膜6，電極玻璃5和中間電極玻璃10 之間以及相鄰的中間電極玻璃IO之間由直徑為0.22mm的尼龍絲8隔 開，電極玻璃周圍用有機玻璃柱7將其固定，高壓導線9焊在碳膜4 上。上下電路板2上都印有六個讀出條11，因此探測器包括六個小探 測器。該探測器的工作氣體由95X的F134a和5%的異丁烷混合而成。 當在高壓導線上加正負高壓時，就在探測器建立起強電場。由於玻璃 上貼有聚乙烯薄膜，入射中子與聚乙烯薄膜作用，打出次級質子，質 子電離工作氣體，產生雪崩放大，這樣在電路板的讀出條上感應出信 號。正高壓端感應出負信號，負高壓端感應出正信號。由於電極玻璃之間的間隙只有0.22mm，因此該探測器具有很好的時間分辨性能， 而且對快中子有很高的探測效率。同時具有很高的中子伽瑪分辨能 力。該探測器可用於中子能譜測量，中子成像，脈衝中子強度診斷等。
權利要求
1.一種新型快中子探測器，其特徵在於，所述快中子探測器由蜂窩板(1)、電路板(2)、Mylar膜(3)、碳膜(4)、電極玻璃(5)、聚乙烯膜(6)、有機玻璃柱(7)、尼龍絲(8)、高壓導線(9)和中間電極玻璃(10)組成，蜂窩板(1)粘貼在電路板(2)的一個面上，電路板(2)上印有讀出條(11)的另一面與Mylar膜(3)粘接，Mylar膜(3)又與碳膜(4)粘貼在一起，電極玻璃(5)粘貼在碳膜(4)上，上面的電極玻璃(5)的另一面貼上一層聚乙烯薄膜，上下電極結構上是對稱的，上下兩塊電極玻璃(5)之間還有3～5塊中間電極玻璃(10)，每塊中間電極玻璃(10)朝下的面上貼一層聚乙烯薄膜，電極玻璃(5)和中間電極玻璃(10)之間以及相鄰的中間電極玻璃(10)之間由直徑為0.2～0.3mm的尼龍絲(8)隔開，電極玻璃周圍用有機玻璃柱(7)將其固定，高壓導線(9)焊在碳膜(4)上。
2. 根據權利要求1所述一種新型快中子探測器，其特徵在於， 所述聚乙烯薄膜的厚度為0.1 0.3mm。
3. 根據權利要求1所述一種新型快中子探測器，其特徵在於， 所述電路板(2)上印有5 8個讀出條(11)。
4. 根據權利要求1所述一種新型快中子探測器，其特徵在於， 所述快中子探測器的工作氣體為95%的F134a和5%的異丁垸混合 氣體。
全文摘要
本發明公開了一種新型快中子探測器，屬於輻射探測領域。快中子探測器由蜂窩板、電路板、Mylar膜、碳膜、電極玻璃、聚乙烯膜、有機玻璃柱、尼龍絲、高壓導線和中間電極玻璃組成。通過在MRPC電極玻璃上貼聚乙烯薄膜，以提高MRPC對快中子的響應靈敏。該探測器在保留好的時間分辨前提下，提高了對快中子的探測效率，而且具有很高的中子伽瑪分辨能力。該探測器可用於中子能譜測量，中子成像，脈衝中子強度診斷等。
文檔編號G01R3/00GK101403766SQ20081022550
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月3日 優先權日2008年11月3日
發明者李元景, 義 王, 程建平, 明 羅 申請人:清華大學