快中子敏感硅微通道板的模擬與設(shè)計

戶志鳴 劉昌奇 馬占文 郭志琦 姚澤恩,2

1（蘭州大學核科學與技術(shù)學院 蘭州 730000）

2（蘭州大學教育部中子應用技術(shù)工程研究中心 蘭州 730000）

中子照相技術(shù)是一種重要的無損檢測手段，可實現(xiàn)X射線照相無法檢測的一些特殊物質(zhì)的分布及缺陷，在航空航天元件、火工產(chǎn)品及核材料等方面有重要的而特殊的應用價值。目前，熱中子照相研究較多，已發(fā)展較為完善的熱中子照相像探測器和成像技術(shù)［1］，但熱中子因中子能量低，只能處理較薄樣品。快中子能量高，具有很強的穿透能力，快中子照相可處理體積更大的樣品，近年來被重視和廣泛研究［2?3］。早在2002年，Disdier等［4］研究了閃爍體轉(zhuǎn)換器和電荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）相機組成的快中子像探測器系統(tǒng)；2005年，Dangendof等［5］研制了由聚乙烯轉(zhuǎn)換器+氣體電子倍增器的像探測器系統(tǒng)，通過將25個相同的探測器模塊沿著光束軸堆疊，實現(xiàn)了約5%的總探測效率和0.5 mm的空間分辨率；2008年Uher等［6］提出用聚乙烯作為轉(zhuǎn)換層，用二維半導體陣列來測量次級粒子的快中子成像系統(tǒng)，在聚乙烯厚度為1 mm條件下，探測效率達到了0.095%，空間分辨率達到了100μm；為了提高空間分辨率，Ambrosia等［7?9］提出采用以硅為基體的微通道板（Micro-Channel Plate，MCP）+無定形硅陣列讀出的快中子像探測器系統(tǒng)設(shè)計方案［10］，蘭州大學也研制了聚乙烯+傳統(tǒng)微通道板+熒光屏+CCD相機的快中子像探測器［11?12］，并基于氘-氚（Deuterium-Tritium，D-T）中子發(fā)生器快中子源開展了成像測試，在104cm?2·s?1快中子注量率下，實現(xiàn)了成像，空間分辨達到約0.5 mm水平，驗證了基于MCP技術(shù)的快中子照相可行性。……