[发明专利]涂硼中子探测器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及中子探测器领域，更具体地涉及涂硼中子探测器及其制造方法。

背景技术

众所周知，中子探测器就是能探测中子的探测器。因为中子本身不带电，不能产生电离或激发，所以不能用普通探测器直接探测。它是利用中子与掺入探测器中的某些原子核作用（包括核反应、核裂变或核反冲）所产生的次级粒子进行测量。

现有技术中最常见的中子探测器就是³He中子探测器，例如³He正比计数管中子探测器。³He中子探测器的探测原理基于核反应法，其核反应过程如下：

    (1)

反应产物为质子与氚核的带电粒子。热中子引起反应产生的反应能在质子与氚核之间分配。质子与氚核工作于³He气体为工作气体的正比计数管内。质子与氚核通过气体时，同³He气体发生电离碰撞，使³He气体分子电离，同时损失部分能量，形成大量的离子对（电子与正离子）。³He中子探测器作为一种气体探测器，在其中心阳极丝上加正高压，阳极丝与外壳管壁之间形成电场，在外加电场的作用下，这些电子和正离子分别向正、负电极漂移，电子漂向阳极丝，正离子漂向阴极壁，而被电极收集。

³He中子探测器通常为同轴圆柱形结构，其中阳极丝位于作为阴极的圆筒形管壁的纵向中心轴上。

³He中子探测器性能成熟稳定、使用广泛，近年在科研及反恐、安检领域的大量应用，但是，³He气体的全球年产量却没有增加，这使得³He气供应变得极为紧缺，因此，寻找性价比好，能够替代³He中子探测器的产品成为本领域研发重点。

于是有人希望利用在管内壁上涂硼的正比计数管中子探测器来代替³He中子探测器。这种涂硼中子探测器相比³He中子探测器价格要便宜很多。然而，这种涂硼中子探测器的中子计数率仅是同尺寸³He中子探测器的十分之一左右，探测效率很低。

因此，人们期待这种涂硼中子探测器的进一步改进，以便获得一种探测效率高、价格又相对便宜的中子探测器。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种涂硼中子探测器，该涂硼中子探测器包括：阴极管，其内部沿纵向形成多个通道，每个通道的内壁都涂有硼材料；电极丝，充当阳极，其被纵向地布置在每个所述通道内，该电极丝适于被施加高压；以及绝缘端板，所述阴极管的每一端都固定有所述绝缘端板，所述电极丝通过所述绝缘端板与所述阴极管固定在一起。

该涂硼中子探测器通过阴极管内设置多个内壁涂有硼材料的通道，不仅提高了中子探测器的探测效率，使其能够达到甚至超过相同尺寸的³He中子探测器的探测效率，而且价格要比³He中子探测器便宜得多。

作为优选实施例，阴极管由多个涂有硼材料的基板拼接形成，从而形成所述多个通道。进一步地，每个所述基板呈L形，由平面状的基板折叠形成，使得每个通道具有方形截面，或者每个所述基板含有至少一个L形台阶，由平面状的基板折叠形成，使得每个通道具有方形截面。

由涂有硼材料的基板拼接产生阴极管，使得本发明的中子探测器制造和安装调试工艺得以简化，并且有效减少了硼材料碎屑及其造成的干扰。

基板可以在折叠之前被涂上硼材料。或者，基板是在折叠之后被涂上硼材料，这样能进一步减少硼材料碎屑及其造成的干扰。

进一步地，阴极管沿其纵向可以具有圆形、方形等形状的截面，这根据实际需要决定。

所述多个通道形成阵列，所述阵列可为2×2到M×N，其中，M、N均为大于2的整数。

作为本发明涂硼中子探测器的另一优选实施例，阴极管的内部设有涂有硼材料的分隔板，从而形成所述多个通道。所述阴极管沿其纵向具有圆形或方形截面。进一步地，所述阴极管和所述分隔板由相同材料制成。

所述通道的长度可以从50mm到3000mm，沿所通道长度的截面的长度和宽度可以从2mm到15mm。

所述硼材料的涂覆方法选自电泳法、物理气相沉淀法和等离子喷涂法中的一种。所述物理气相沉淀法包括电子束蒸发、磁控溅射和脉冲激光沉积等。