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中子探測(cè)器關(guān)鍵技術(shù)和器件實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化

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2023-10-17 20:35:45 字號(hào)：A- A A+ 來(lái)源：觀察者網(wǎng)

據(jù)中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所消息，近日，中國(guó)散裂中子源(CSNS)探測(cè)器團(tuán)隊(duì)利用自主研制的磁控濺射大面積鍍硼專(zhuān)用裝置(圖1)，成功制備出滿(mǎn)足中子探測(cè)器需求的高性能大面積碳化硼薄膜樣品(圖2)，單片面積達(dá)到1500mm×500mm，薄膜厚度1?微米，全尺寸范圍內(nèi)厚度均勻性?xún)?yōu)于±1.32%，是目前國(guó)際上用于中子探測(cè)的最大面積的碳化硼薄膜。

圖1. 自主研制的磁控濺射大面積鍍硼專(zhuān)用裝置

基于硼轉(zhuǎn)換的中子探測(cè)器因其優(yōu)異的性能已成為當(dāng)前國(guó)際上研究的熱點(diǎn)，隨著CSNS二期工程即將啟動(dòng)，擬建的中子譜儀對(duì)大面積、高效率、位置靈敏的新型中子探測(cè)器需求緊迫。如何制備出高性能中子轉(zhuǎn)換碳化硼薄膜是其中最核心的技術(shù)，目前也只有美國(guó)、歐洲等少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家掌握了該項(xiàng)技術(shù)。

2016年在核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持下，CSNS探測(cè)器團(tuán)隊(duì)與同濟(jì)大學(xué)朱京濤教授合作，開(kāi)始研制一臺(tái)磁控濺射大面積鍍硼專(zhuān)用裝置，鍍膜厚度范圍為0.01~5微米，同時(shí)支持單、雙面鍍膜，支持射頻和直流鍍膜。2021年6月，該裝置通過(guò)了重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)收并投入使用。

圖2.? 高性能大面積碳化硼薄膜樣品

經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)攻關(guān)和工藝試制，團(tuán)隊(duì)攻克了濺射靶材制作、過(guò)渡層選擇、基材表面處理等對(duì)鍍膜質(zhì)量影響大的關(guān)鍵技術(shù)，利用該裝置制備了多種規(guī)格的碳化硼薄膜，并成功應(yīng)用于CSNS多臺(tái)中子譜儀上的陶瓷GEM中子探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了中子探測(cè)器關(guān)鍵技術(shù)和器件的國(guó)產(chǎn)化，為接下來(lái)研制更大面積的高性能新型中子探測(cè)器提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

本項(xiàng)目研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委以及核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助和支持。
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