[發明專利]一種正比計數管中子吸收電極及其制備方法

在審

• 申請號: 202110098754.5
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112921290A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 金凡亞;但敏;何正熙;蔣天植;趙云華;許澤金;王銀麗;黃有駿
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院;中國核動力研究設計院
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/02;C23C14/06;G01T3/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

本發明公開了一種正比計數管中子吸收電極及其制備方法，涉及正比計數管技術領域，其技術方案要點是：將正比計數管壁展開為平板狀或切開為半圓筒狀；采用磁控濺射技術在基體表面沉積一層過渡涂層；在不破壞真空、保持Ar氣總流量不變的情況下，采用磁控¹⁰B靶來沉積中子吸收層；將步制備的帶過渡涂層、中子吸收層的基體以模具壓卷方式進行彎卷，將彎卷后的基體沿管件接口處進行密封焊接。本發明在沉積中子吸收層之前增加了過渡涂層的制備，提高了不銹鋼或鋁合金金屬基體與中子吸收層之間的結合強度；本發明采用磁控濺射技術，可較好地解決手工刷涂和浸酯涂硼引起的涂層結合性、均勻性、重復性差及有機介質引起的離子能量損失等缺點。

技術領域

本發明涉及正比計數管技術領域，更具體地說，它涉及一種正比計數管中子吸收電極及其制備方法。

背景技術

計數管又稱核輻射計數器，是一種通過收集入射粒子或射線與吸收體發生核反應后產生的電離電荷來進行測量。最常見結構為圓柱狀，柱內有陽極絲，在其內充入工作氣體。工作時，陽極絲接入高壓，當粒子或射線在氣體中通過，由于碰撞電離而產生許多離子對，它們在電場作用下分別向兩電極運動而被收集。這時在外線路里有電信號輸出，借助電子儀器即可紀錄和分析入射的粒子或射線的數目。

目前，最常見的為³He及BF₃正比計數管，但³He正比計數管制備工藝較復雜，且隨著核反恐活動重視度的增加導致了³He供應缺口日益增加，價格昂貴；BF₃正比計數管中BF₃會產生含氟自由基，對環境存在潛在危害，基于以上情況，迫切需要研制一種新的中子探測器來代替³He及BF₃正比計數管。由于富集硼¹⁰B具有核反應截面大，能區分中子和伽馬的能力強，探測效率較高，是一種良好的中子吸收體，被認為是最有希望代替³He及BF₃正比計數管的。富集硼正比計數管是通過特定工藝將¹⁰B沉積在金屬管內壁從而形成圓柱形富集硼正比計數管中子吸收電極，其中¹⁰B電極的制備是富集硼正比計數管的關鍵，已成為該正比計數管研制的瓶頸，決定著探測器性能參數及使用環境的選擇。

然而，國內外有關¹⁰B電極的制備方法的報道很少，且多采用手工刷涂和浸酯涂硼的制備方法，但此類方法存在涂層結合性、均勻性、重復性差等缺點，此方法中樹脂的存在會增加α粒子和Li離子能量損失，最終降低正比管的探測效率。因此，如何研究設計一種正比計數管中子吸收電極及其制備方法是我們目前急需解決的問題。

發明內容

為解決上述現有技術中的不足，本發明的目的是提供一種正比計數管中子吸收電極及其制備方法。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

第一方面，提供了一種正比計數管中子吸收電極，包括呈圓筒狀的基體，所述基體內壁依次設有過渡涂層、中子吸收層，中子吸收層由富集硼¹⁰B制備而成。

進一步的，所述基體由不銹鋼或鋁合金制備而成。

進一步的，所述過渡涂層由Al、Ti、Cr、Si中任意一種或幾種制備而成。

進一步的，所述過渡涂層的厚度為50-300nm，中子吸收層的厚度為1-5um。

第二方面，提供了一種正比計數管中子吸收電極的制備方法，包括以下步驟：

S101：將正比計數管壁展開為平板狀或切開為半圓筒狀；

S102：采用磁控濺射技術在基體表面沉積一層過渡涂層，工作氣氛為Ar，工作真空度為0.1-1Pa，沉積偏壓為[-100，-300V]，沉積時間由沉積的涂層厚度來決定，沉積完成后關閉靶電源，繼續沉積中子吸收層；