[发明专利]一种高效率及高的硼利用率涂硼方法

说明书

本发明公开了一种高效率及高的硼利用率涂硼方法，该方法为：采用酒精分别溶解纳米硼粉和粘合剂，将两种溶液混合，并用酒精稀释制备涂硼液；将待涂硼的基材置于恒温干燥箱中，采用玻璃棒引流的方式将涂硼液水平铺于待涂硼的基材上，完成对基材的涂硼。本发明利用液体表面张力，将一定量的含有一定浓度的硼粉和粘合剂的涂硼液平铺在基材上，采用恒温干燥箱烘干的方式进行涂硼，利用液体张力将其平铺在基材上，可保证硼膜的均匀性，将涂硼液烘干后，可有效控制硼膜厚度，并且使硼粉利用率接近100％。

技术领域

本发明涉及中子探测领域，特别是一种高效率及高的硼利用率涂硼方法。

背景技术

中子探测和中子成像技术广泛应用于航空航天、国土安全、大型中子谱仪、医疗成像和中子辐射防护等领域。中子本身不带电，需要采用适当的探测材料将其转化为带电粒子，结合适当的探测器结构和读出电子学将信号引出，实现中子的探测。目前常用的热中子探测材料是³He气体，其具备热中子反应截面大、n/γ甄别比高、无毒、可实现高气压提高中子探测效率及易实现大面积探测等优点，被广泛应用于各大中子探测领域。但是好景不长，2001年全世界首次出现³He气体供不应求的状况；2008年³He需求量是2001年的10倍，达到了80000升/年，世界性的“³He供应危机”就此出现。因此，世界各国的中子探测研究工作者和应用单位开始不同类型的新型中子探测器研究，以替代³He实现中子的探测。³He替代中子探测器的研究主要以几种与中子反应截面较大的核素为主，包括⁶Li、¹⁰B、¹⁵⁵Gd和¹⁵⁷Gd等。其中，基于¹⁰B核素的涂硼气体中子探测器，因具备较好的中子探测性质，成为替代中子探测器研究的焦点，并且已经得到了大量的研究。涂硼转换体是涂硼气体中子探测器的核心，它承担着将中子有效地转换为带电粒子的重任。因此，优良的涂硼方法成为涂硼中子探测器研究的核心工作。

目前，常用的涂硼方法有：化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积、电泳、手工刷涂和浸涂法等。化学气相沉积、物理气相沉积和原子层沉积的涂硼方法类似，均是采用化学方法或物理方法将含有¹⁰B的特定材料以一定的方式堆积在基材表面形成硼膜的方法。该方法可在导体和非导体基材上成膜，可成膜材料种类较多，但其涂硼效率非常低(＜0.2μm/h)、硼利用率非常低(＜8％)，单次可涂硼面积较小，涂硼的设备成本和运营成本高。电泳涂硼是采用电泳方法将含有¹⁰B离子的材料在基材上成膜的涂硼技术，该方法只能在导体基材上成膜，可成膜材料只能是B₄C，其涂硼效率较高(＜40μm/h)、硼利用率非常低(＜10％)，单次可涂硼面积较小，涂硼的设备成本和运营成本高。手工刷涂和浸涂法的涂硼方法类似，均是采用粘合剂和含硼材料均匀混合，然后黏附在基材上的方式，该方法几乎适用于所有成膜材料，且其涂硼效率稍高(＜10μm/h)、硼利用率稍高(＜30％)，单次可涂硼面积较大，涂硼设备成本和运营相对较低。手工刷涂不能保证成膜的厚度和均匀性，浸涂法虽能一定程度上保证其均匀性，但其硼膜厚度无法控制。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种高效率及高的硼利用率涂硼方法，利用液体表面张力，将一定量的含有一定浓度的硼粉和粘合剂的涂硼液平铺在基材上，采用恒温干燥箱烘干的方式进行涂硼，利用液体张力将其平铺在基材上，可保证硼膜的均匀性，将涂硼液烘干后，可有效控制硼膜厚度，并且使硼粉利用率接近100％。

本发明采用的技术方案如下：

一种高效率及高的硼利用率涂硼方法，该方法为：采用酒精分别溶解纳米硼粉和粘合剂，将两种溶液混合，并用酒精稀释制备涂硼液；将待涂硼的基材置于恒温干燥箱中，采用玻璃棒引流的方式将涂硼液水平铺于待涂硼的基材上，完成对基材的涂硼。

在进一步的技术方案中，所述恒温干燥箱的恒温温度为70℃-80℃。