[發明專利]一種基于硅PIN的中子探測器

在審

• 申請號: 201711203252.4
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107884811A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 張慶威;王婷婷;林德雨;陳潔;趙哲
• 申請（專利權）人: 中核控制系統工程有限公司
• 主分類號: G01T3/08
• 分類號: G01T3/08
• 代理公司: 核工業專利中心11007
• 代理人: 張雅丁

技術領域

本發明屬于輻射測量技術領域，具體涉及一種基于硅PIN的中子探測器。

背景技術

隨著我國核工業與核相關領域的蓬勃發展，對中子探測的需求日益增加，主要表現在：中子屏蔽設計的合理性；中子對人造成劑量的多少；中子場分布的狀況等。而中子個人劑量報警儀主要用來測量中子照射人體的劑量，評價中子對人體造成的傷害。

目前可應用于中子個人劑量報警儀的探測器主要包括⁶LiI(Eu)和襯硼金硅面壘探測器等。其中，⁶LiI(Eu)易潮解，需要封裝，不適用于小型化儀表；而襯硼金硅面壘探測器的缺點較多，主要有：所需高壓為幾百伏，安全隱患較大，同時探測器的體積過大且容易破損。

因此當前亟需設計一種體積尺寸靈活、安全輕便且探測靈敏的中子探測器。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于硅PIN的中子探測器，適用于中子個人劑量報警儀。

本發明的技術方案如下：

一種基于硅PIN的中子探測器，包括鋁片、硼層、硅PIN和陶瓷底托；

在所述鋁片的表面鍍硼層，將鋁片鍍有硼層的一側與硅PIN耦合；

所述硼層與硅PIN的距離為H，H≤1mm；

所述硼層的材料為純度在99％以上的硼單質，其中¹⁰B豐度大于92％；

在所述陶瓷底托的上表面開槽，硅PIN設于槽中，組成陶瓷封裝的硅光電二極管。

鋁片的厚度選擇范圍為1～3mm。

硼層的厚度選擇范圍為0.85～1mg/cm²。

所述的硅PIN的厚度為D，D≥20μm。

所述陶瓷封裝的硅光電二極管采用市售的濱松集團硅光電二極管產品。

本發明的顯著效果在于：

(1)本發明通過在硅PIN表面襯硼以達到探測中子的目的，能夠作為中子探測器應用于中子儀器中，對目前的中子探測器的種類起到擴充與完善的效果。

(2)本發明中采用的硅PIN半導體表面可用酒精棉球擦拭，不易破損。

(3)本發明中采用的硅PIN半導體體積尺寸靈活，以濱松產品鏈為例從1.3×1.3mm到30×30mm之間有數百種尺寸可供選擇，若需要更大尺寸，還可通過硅PIN組成相應的尺寸的陣列。

(4)本發明中采用的硅PIN以濱松產品為例，偏壓一般為幾伏，高一點的為幾十伏，安全性較高。

(5)本發明裝置可應用于小型化的儀表，適用于中子個人劑量報警儀。

附圖說明

圖1為基于硅PIN的中子探測器的鍍硼結構示意圖；

圖2為基于硅PIN的中子探測器示意圖。

圖中：1-鋁片；2-硼層；3-硅PIN；4-陶瓷底托。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

如圖1-2所示的一種基于硅PIN的中子探測器，通過在陶瓷封裝的硅光電二極管上襯硼層，以達到探測中子的目的，包括鋁片1、硼層2、硅PIN3和陶瓷底托4。

在所述鋁片1的表面鍍硼層2，鍍硼方式采用電泳法；將鋁片1鍍有硼層2的一側與硅PIN 3耦合，硼層2與硅PIN3的距離為H，H≤1mm。鋁片1的厚度選擇范圍為1～3mm。

所述的硼層2選擇材料為純度在99％以上的硼單質，其中¹⁰B豐度大于92％，以提高中子的探測效率。硼層2的厚度選擇范圍為0.85～1mg/cm²。

在所述陶瓷底托4的上表面開槽，硅PIN 3設于槽中，組成陶瓷封裝的硅光電二極管。所述的硅PIN 3的厚度為D，D≥20μm。硅PIN3的偏壓在保證中子探測效率的前提下，越低越好。所述陶瓷封裝的硅光電二極管也可直接采用市售的濱松集團硅光電二極管產品。

中子靈敏度的測定：在已知注量率的中子源的相應位置放置基于硅PIN的中子探測器，測得相應的中子計數率(cps)，由計數率與已知注量率相除，得到中子靈敏度，單位為cps/nv，n為中子數密度，v為中子速度。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，在不脫離本發明范圍的情況下，還可以對本發明進行等同替換和各種變動，且均應包含在本發明的保護范圍之內。