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文檔簡介

應(yīng)用于中子探測的nTHGEM性能研究由于中子不帶電、具有磁矩等優(yōu)勢,中子應(yīng)用技術(shù)非廣泛,例如中子活化分析、中子測井和中子照相等技術(shù)。伴隨世界上高通量中子源的建立和發(fā)展,中子源通量高達10<sup>8<sup>9</sup></sup>n/cm<sup>2</sup>?s,探測中子經(jīng)常使用的<sup>3</sup>He正比計數(shù)管已經(jīng)不能滿足高通量的中子源探測要求。新型發(fā)展起來的GEM（GasElectronMultiplier）探測器具有高計數(shù)率、高位置分辨、價格低廉等優(yōu)點,并且在入射窗涂一定厚度的硼作為中子轉(zhuǎn)換層就可以探測中子,已成為國際上代替<sup>3</sup>He正比管的研究熱點?；谝陨涎芯勘尘?本文主要對nTHGEM（neutronTHickGEM）探測器性能進行模擬與實驗研究。模擬軟件主要包括:Ansys、Garfield++、Geant4。通過計算nTHGEM膜孔中心的電場強度、入孔系數(shù)和出孔系數(shù)確定探測器工作的電壓,得到漂移區(qū)電場強度在1<sup>3</sup>kV/cm范圍,nTHGEM兩端電壓差在900<sup>1</sup>100V范圍,收集區(qū)電場強度在2<sup>4</sup>kV/cm范圍。通過計算不同氣體成分下探測器的有效增益變化曲線,得到工作氣體采用Ne/CO<sub>2</sub>更易獲得較高的增益。工作氣體為Ar/CO<sub>2</sub>時,CO<sub>2</sub>含量越少,探測器增益越高,但同時電子的橫向擴散越大。nTHGEM膜的rim尺寸越小,探測器易達到較高增益。入射X射線時,隨著收集區(qū)電場強度增加,信號寬度最終穩(wěn)定在55ns左右。入射單個光子時,產(chǎn)生的電子在氣體中橫向擴散為1.0mm。計算中子與硼-10的核反應(yīng),得到出射帶電粒子的角度,以及出射粒子能量分布,單個中子的橫向擴散為1.8mm。不同收集區(qū)電場強度下中子的信號寬度維持在120ns左右。實驗部分主要對大面積（200mm?200mm）nTHGEM探測器進行了束流測試、探測器成像實驗

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