利用超薄 B4C 箔提升中子探测器位置分辨率
仪器与探测器
2022-04-06 v1
摘要
提出一种利用含 10B 原子的超薄层、通过气体探测器探测慢中子的新技术。热中子与 10B 原子的反应释放 2 个次级粒子，即一个 7Li 离子和一个 α 粒子，由于动量守恒，它们沿同一直线（背靠背）反向发射。当前硼涂层中子探测器配备沉积在极厚基板上的数微米厚 10B 膜。然而，由于 7Li 离子与 α 粒子在大多数材料中的射程仅为几微米，这些粒子之一总会损失在 10B 层或基板中。因此，这类探测器丧失了重建反应作用线与精确确定中子位置的能力，因为只能测量两个次级粒子径迹之一。利用本文提出的技术，10B 层与基板厚度之和足够小，可使两个次级粒子均逸出并在 10B 转换箔两侧电离气体。10B 转换箔每侧独立的读出结构探测各次级粒子并确定其径迹质心与沉积能量。由于两次级粒子背靠背发射，中子位置可通过结合两读出结构记录的信息获得。通过 GEANT4 模拟，我们验证空间分辨率可显著改善：结果表明，在 0.9 微米 Mylar 基板上使用 1 微米厚 B4C 层，空间分辨率相较具有厚 10B 探测层的传统探测器可提高 8 倍。
引用
@article{arxiv.2202.13108,
title = {Improving position resolution of neutron detectors with ultra-thin B4C foils},
author = {N. F. V. Duarte and J. S. Marcos and A. Antognini and C. Klauser and S. A. Felix and C. M. B. Monteiro and F. D. Amaro},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.13108},
year = {2022}
}