[發明專利]雙層摻釓阻性板探測器及其探測中子的方法

有效

• 申請號: 201310009607.1
• 申請日: 2009-08-28
• 公開（公告）號: CN103091702A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 錢森;王貽芳;張家文
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: G01T3/00
• 分類號: G01T3/00
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 郝新慧;張浴月

本申請為在2009年8月28日遞交的、申請號為200910169723.3、發明名稱為“一種摻釓阻性板及其構成的探測器”的中國申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及氣體探測器，尤其涉及一種雙層摻釓阻性板探測器及其探測中子的方法。

背景技術

阻性板探測器是一種用于探測高能粒子的氣體探測器，現有技術中的阻性板探測器直接利用高體電阻率的絕緣阻性板加載工作高壓來形成工作電場，當外部入射粒子照射或穿越阻性板探測器，將電離阻性板探測器內部某區域的工作氣體而產生電離粒子；電離粒子在由加載到石墨電極的外部工作高壓形成的強電場作用下，進而發生雪崩放大和流光放大，產生雪崩信號或流光信號。

阻性板探測器的結構如圖1所示，兩塊阻性板1平行放置，分別在所述兩塊阻性板1的外表面涂覆一層均勻的石墨電極2作為供電的陰極和陽極，在石墨電極2的外層通過一層的絕緣材料3和與印刷電路板信號電極4相連。外部入射粒子電離該結構阻性板探測器內某區域的工作氣體后，電離粒子進而發生雪崩放大和流光放大，產生雪崩信號或流光信號后，在該阻性板的陰陽電極相應區域表面會同時導致電場的變化，這些感應電荷少部分被阻性板介質吸收掉，其余大部分在經過該絕緣材料3，將在印刷電路板讀數電極4上感應出相應信號，以此獲知入射粒子的擊中位置、感應電荷以及時間響應等特性。

與高能帶電粒子和高能光子不同，中子不會與探測器介質發生以庫侖作用為媒介的電磁相互作用、電離或激發介質原子；亦不會與介質發生光電效應、康普頓散射等，所以，中子不易被直接探測，一般是通過與探測器介質的原子核發生的核散射或核反應來實現對中子的探測。

常見的熱中子探測器一般為位置精度很高的成像用探測器，不但有效探測面積小，而且價格昂貴，不利于監測大面積有中子輻射的背景場。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種易于大規模生產的大面積、低成本的雙層摻釓阻性板探測器，以使能夠從多粒子源中分辨出熱中子，

根據本發明的雙層摻釓阻性板探測器包括：兩個并聯的第一探測器和第二探測器,其中所述第一探測器和所述第二探測器分別包括兩塊相向而對的阻性板、一側分別與所述兩塊阻性板的外側相連的兩塊石墨電極、以及分別通過一絕緣膜與所述兩塊石墨電極的另一側相連的兩塊讀數電極，所述兩塊阻性板的至少其中之一為摻釓阻性板；其中所述第一探測器和所述第二探測器相鄰的讀數電極為一公用的讀數電極,且位于所述第一探測器外側的讀數電極和位于所述第二探測器外側的讀數電極都為由多個矩陣單元構成的矩陣電極；所述第一探測器的工作電壓和所述第二探測器的工作電壓具有一定的電壓差。

根據本發明的一個實施例，在所述雙層摻釓阻性板中，分別與所述公用的讀數電極相鄰的所述第一探測器的石墨電極和所述第二探測器的石墨電極加載相同的電壓，所述第一探測器的另一石墨電極和所述第二探測器的另一石墨電極加載不同的電壓。

根據本發明的另一個實施例，所述加載在所述第一探測器的另一石墨電極上的電壓和加載在所述第二探測器的另一石墨電極上的電壓之間的電壓差為500－1000V。

本發明還提供一種采用上述雙層摻釓阻性板探測器探測熱中子的方法，所述方法為：分別對所述第一探測器和所述第二探測器加載不同的工作電壓；當外部入射粒子與所述雙層摻釓阻性探測器發生反應時，判斷位于所述第一探測器和所述第二探測器的任意一相對應位置處的矩陣單元所輸出的信號幅度譜是否一致，是則在所述該矩陣單元位置處的所述外部入射粒子為伽馬光子或者其它粒子，否則在所述該矩陣單元位置處的所述外部入射粒子為熱中子。

由上述技術方案可知，本發明的實施例通過采用雙層摻釓阻性板制作成的探測器，從而能從多粒子源中分辨出熱中子，具有以下有益效果：

1、所述摻釓阻性板材料為碳氫物質，為很好的中子慢化體，并且對γ光子不敏感，能夠很好地甄別出熱中子；

2、所述采用摻釓阻性板構成探測器的幾何結構簡單，尺寸范圍很寬，可制作面積很大的探測器，相比于其他探測器，本發明的探測器造價低廉，而且易于大規模生產，可以制作大面積、低成本的墻式探測器，來實現對環境中子本底的監測。

3、可以采用兩層探測器結構的形式，分別對兩層探測器加載不同的工作電壓來分辨外部帶電粒子是否為熱中子，并可進一步通過采用塊狀矩陣電極的讀數電極而更清楚地分辨熱中子的位置。

通過以下參照附圖對優選實施例的說明，本發明的上述以及其它目的、特征和優點將更加明顯。

附圖說明