一种锂玻璃基复合中子探测器的制备与表征

一种用于中子探测的新型复合闪烁材料已被研制出来，其形式为一个直径 2.2 英寸、高 3.1 英寸的圆柱形原型，该材料由嵌入闪烁塑料基质中的小型（1.5 mm）KG2 型锂玻璃立方体组成，锂玻璃质量占比为 $\left( 5.82 \pm 0.02 \right)\%$。研究了该材料在 ${}^{252}$Cf 裂变中子和各种 $\gamma$ 射线源照射下的响应；采用电荷积分法进行脉冲形状甄别，观测到中子与 $\gamma$ 射线事件的良好分离，并获得对 ${}^{252}$Cf 裂变中子的本征效率为 $\left( 1.15 \pm 0.16 \right)\times 10^{-2}$，对 ${}^{60}$Co $\gamma$ 射线的本征效率为 $\left( 2.28 \pm 0.21 \right)\times 10^{-4}$；对 ${}^{137}$Cs $\gamma$ 射线的灵敏度上限确定为 $< 3.70 \times 10^{-8}$。当锂玻璃中的中子俘获信号能与塑料闪烁体中先前的弹性散射事件符合探测到时，中子/$\gamma$ 甄别能力得到改善；在此符合要求下，原型探测器对 ${}^{60}$Co $\gamma$ 射线的本征效率为 $\left( 2.42 \pm 0.61 \right)\times 10^{-6}$，而对未慢化 ${}^{252}$Cf 裂变中子的本征效率为 $\left( 4.31 \pm 0.59 \right)\times 10^{-3}$。通过使用子区域积分比并结合符合要求，对 ${}^{60}$Co $\gamma$ 射线的效率降至 $\left( 7.15 \pm 4.10 \right) \times 10^{-7}$，而 ${}^{252}$Cf 裂变中子效率变为 $\left( 2.78 \pm 0.38 \right) \times 10^{-3}$。