用于中子成像探测器的混合掺杂nMCP模拟及优化

作     者：谭金昊 周健荣 宋玉收 杨建清 张连军 蒋兴奋 孙志嘉 TAN Jinhao;ZHOU Jianrong;SONG Yushou;YANG Jianqing;ZHANG Lianjun;JIANG Xingfen;SUN Zhijia

作者机构：哈尔滨工程大学核科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001 散裂中子源科学中心广东东莞523770 中国科学院高能物理研究所核探测与核电子学国家重点实验室北京100049 

出 版 物：《哈尔滨工程大学学报》 (Journal of Harbin Engineering University)

年 卷 期：2021年第42卷第12期

页      面：1792-1798,1825页

核心收录：

学科分类：082704[工学-辐射防护及环境保护] 08[工学] 0827[工学-核科学与技术] 

基　　金：国家重点研发计划(2017YFA0403702) 国家自然科学基金项目(U1832119,11775243,U1832105) 中央高校基本科研业务费(3072020CFT1505) 中国科学院青年创新促进会项目 

主　　题：中子成像 中子探测器 中子灵敏MCP 混合掺杂 蒙卡模拟 探测效率 位置分辨 响应不均匀性 

摘      要：为了给CSNS中子谱仪提供性能优异的能量分辨中子成像探测器,本文设计了兼具高探测效率和高位置分辨的中子探测器。根据中子灵敏微通道板(nMCP)的中子探测原理和信号产生机制,使用Geant4建立nMCP的模拟模型以及位置分辨的计算模型,使用蒙特卡罗模拟对硼钆混合掺杂nMCP的探测效率和位置分辨2个关键性能展开了优化,并对nMCP中由中子入射位置不同产生的响应不均匀性进行了研究。结果表明:对于8μm孔径,10μm孔间距,1°倾角的nMCP,混合掺杂摩尔百分比为10的B_(2)O_(3)和摩尔百分比为0.4的Gd_(2)O_(3),在保持15μm位置分辨的同时可以最高达到28%的探测效率。相对于无倾角的nMCP,在有通道倾角的nMCP中这种响应不均匀现象更加严重。本文的模拟结果为开发用于能量分辨中子成像的高性能nMCP提供了有力的数据支持。