应用于热中子的nTHGEM探测器性能研究

作者：鲁黎明; 周晓娟; 周健荣; 蒋兴奋; 朱林; 何聪; 谭莹莹; 杨桂安; 夏远光; 谢宇广; 郑波; 王晓冬; 陈元柏; 孙志嘉

来源：原子核物理评论, 2018, 35(02): 172-178.

DOI：10.11804/NuclPhysRev.35.02.172

• 热中子探测
• GEM
• THGEM
• nTHGEM

随着脉冲强流中子源的发展,对高性能中子探测器提出了更大的挑战,3He气体资源严重短缺和高计数率中子探测器的迫切需求,已开始制约着中子源应用技术的发展。中国科学院高能物理研究所针对中子的特殊性,专门研发了一种陶瓷基材的n THGEM(neutron Thick Gaseous Electron Multiplier)探测器用于中子探测。基于n THGEM的中子探测器具有高计数率、高位置与时间分辨能力、增益大、制作工艺简单,且便于大面积制作的特点,是目前国际上发展替代3He探测技术的重要方向之一。为了详细研究n THGEM探测器的本身性能,本工作使用55Fe放射源研究了n THGEM探测器的增益、计数率稳定性、能量分辨率等关键参数与n THGEM膜间电压、收集场强、漂移场强之间的关系,优化了n THGEM探测器在不同工作气体中的工作参数,为后续进一步优化n THGEM探测器设计和工艺奠定了基础。实验结果表明,单层n THGEM探测器在Ar(90%)+CO2(10%)混合气体中增益能达到103,探测器计数率稳定性良好。另外,还在中国原子能科学研究院的CARR反应堆(China Advanced Research Reactor)上进行了中子束流实验,通过狭缝测量到探测器位置分辨率为(3.01±0.03)mm(FWHM),已经接近高气压3He MWPC中子探测器水平。

• 出版日期2018
• 单位核探测与核电子学国家重点实验室; 中国科学院高能物理研究所; 东莞中子科学中心; 南华大学