He-3 中子探測器前放設(shè)計及性能測試

劉世梁 羅程遠 藍志鵬

（東華理工大學機械與電子工程學院 江西省南昌市 330013）

1 引言

如圖1 所示，He-3 正比計數(shù)管屬于氣體探測器，可以說是目前應(yīng)用最廣泛的中子探測器。相比于常見的BF正比計數(shù)管，He-3 正比計數(shù)管的探測效率更高、位置分辨更好以及抗輻射性能也較強。

圖1：He-3 正比計數(shù)管

結(jié)構(gòu)形式通常以在具有中心絲作為陽極的金屬圓筒容器，內(nèi)部充入工作氣體。工作原理是根據(jù)中子與He-3 核反應(yīng)的原理。

Q 為核反應(yīng)過程所釋放的反應(yīng)能。

當不帶電的中子進入He-3 正比計數(shù)管時，由He-3（n，p）T 核反應(yīng)產(chǎn)生了兩種帶電離子，分別是質(zhì)子和氚核，經(jīng)氣體放大后，產(chǎn)生了由不同能量和強度的中子影響的不同的電流信號，并由外部測量電子的儀器設(shè)備所記錄。測量中子需要較高的反應(yīng)截面，由于He-3 對熱中子和超熱中子具有很高的反應(yīng)截面（5400b），而且He-3 正比計數(shù)管能工作在較低工作電壓條件下（900 ～1500V），將He-3 氣體充填到較高的氣壓，因此綜上所述 He-3 正比計數(shù)管是高效中子探測器的良好選擇。

為滿足實際工作要求，設(shè)計完成的He-3 正比計數(shù)管要實現(xiàn)：能量分辨率（FWHM）：≤15%；工作溫度40℃～120℃；工作電壓：900 ～1500V；坪長：≥200 ～700V；最大坪斜：1%～3%/100V。

2 前放電路設(shè)計

He-3 中子探測器的前放電路是信號輸出的第一級電路，具有兩個重要的作用，一是將He-3 正比計數(shù)管的輸出小信號放大成形到后級定標器或數(shù)字定標器可采集的范圍內(nèi)；其二是起到阻抗匹配作用，并盡量在第一級電路中把噪聲抑制在可接受的范圍內(nèi)，避免后級電路繼續(xù)放大信號產(chǎn)生強烈噪聲干擾。……