用于飞行时间中子成像的nMCP探测器模拟研究
作者单位：哈尔滨工程大学 东莞中子科学中心 中国科学院高能物理研究所 西安高新技术研究所
会议名称：《中国核学会2019年学术年会》
会议日期：2020年
学科分类：08[工学] 0827[工学-核科学与技术] 082701[工学-核能科学与工程]
关 键 词：中国散裂中子源 中子成像 中子微通道板 探测效率 时间分辨
摘 要：中国散裂中子源(CSNS)是中国第一台强流加速器驱动的脉冲中子源,已于2018年8月通过国家验收并向用户开放运行。根据谱仪建设规划,CSNS拟建设一台飞行时间中子成像谱仪,它能结合飞行时间获得不同能量中子的二维成像,可应用于布拉格边和能量选择等新型中子成像,要求探测器性能满足热中子探测效率高,时间分辨小于10μs,以及位置分辨小于100μm等需求。掺硼或钆的中子微通道板(nMCP)可以满足以上所有需求,是飞行时间中子成像探测器最有竞争力的候选者。本文首先介绍nMCP探测器的初步设计方案,根据探测器物理设计要求重点通过Geant4对nMCP进行了详细的M.C.模拟计算,包括中子转化效率分别与硼和钆掺杂浓度之间的关系,硼、钆吸收中子带电产物在nMCP中的射程,以及中子和伽马射线分别在掺硼和钆nMCP中的沉积能量,结果表明掺钆nMCP的中子转化效率高于掺硼nMCP,但掺钆nMCP比掺硼nMCP的伽马甄别能力差,且位置分辨也相对低一些,该模拟结果将为设计满足探测器需求的专用nMCP提供数据参考。